Mon espace Me contacter

Physique-chimie, Cinquième • Exercices corrigés à Montréal

Fiche de révision : formes, sources et conversions d'énergie (Cinquième)

Cette fiche ne redonne pas le cours sur l'énergie : il est dans le cahier. Elle dit ce qui fait perdre des points au contrôle de Cinquième, et le geste exact qui évite chaque perte.

Tout le chapitre tient dans un dessin, la chaîne énergétique, et dans une addition, celle qui vérifie que rien ne s'est perdu. Les points s'envolent quand on écrit un mot de la mauvaise famille sur une flèche, ou quand l'addition ne retombe pas sur ce qui est entré.

Marque ici la fiche comme lue ou mets-la en favori : un compte gratuit, sans mot de passe, retient tes fiches lues et tes favoris d'une visite à l'autre et te dit quel chapitre attaquer ensuite. Crée ton espace, un courriel suffit.

Le fil du chapitre

L'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas, elle CHANGE DE FORME : tout convertisseur rend une partie de ce qu'il reçoit sous une forme qu'on ne voulait pas, et cette partie n'est pas détruite, elle est dispersée, presque toujours en chaleur.

Ce chapitre fait partie de Physique-chimie en Cinquième

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

L'essentiel

Trois familles de mots à ne jamais mélanger

  • • Une SOURCE se prélève dans la nature : le Soleil, le vent, l'eau, le bois, le pétrole, le gaz, l'uranium.
  • • Une FORME s'écrit « énergie » suivi d'un adjectif : cinétique (mouvement), de position (hauteur), chimique (matière), électrique, thermique (température), lumineuse, nucléaire.
  • • Un CONVERTISSEUR est un objet qui reçoit une forme et en rend une autre : moteur, alternateur, cellule photovoltaïque, lampe, radiateur, pompe.
  • • Dans une chaîne énergétique, les objets vont dans les CADRES et les formes sur les FLÈCHES.
réservoirou arrivéeconvertisseurusagereçueutileperdue (souvent thermique)sur chaque flèche, une FORME, jamais un objet
Les cadres portent des objets, les flèches des formes; la flèche vers le bas emporte ce qui n'était pas voulu.

Un seul test tranche : si le mot commence par « énergie », c'est une forme, et il a sa place sur une flèche.

La conservation, en une addition

  • • L'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas : énergie reçue == énergie utile ++ énergie perdue.
  • • L'énergie perdue est presque toujours THERMIQUE, dispersée dans l'air : perdue pour l'usage, pas détruite.
  • • Aucun convertisseur ne rend plus d'énergie utile qu'il n'en reçoit.
  • • « Utile » décrit ce qu'on voulait obtenir, pas l'énergie elle-même.
  • • Une pile ou une batterie stocke de l'énergie CHIMIQUE; un lac en hauteur, de l'énergie de position; un ballon d'eau chaude, de l'énergie thermique.

En Cinquième, les bilans se font en unités, par additions et soustractions. Les formules de l'énergie et du rendement sont au programme de Troisième.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Écrire un objet ou une source sur une flèche de la chaîne

la chaîne entière, souvent 2 à 3 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

Flèche entre le poêle et la pièce : « le bois ».

Ce qu'il faut écrire

Flèche entre le poêle et la pièce : « énergie thermique »; le bois est la source, sa forme est l'énergie chimique.

Pourquoi : Une flèche représente ce qui SE TRANSFÈRE, et ce qui se transfère est une forme d'énergie. Un nom d'objet sur une flèche montre au correcteur que la différence entre source, forme et convertisseur n'est pas acquise.

2. Dire qu'une batterie stocke de l'électricité

1 point par chaîne où l'erreur apparaît

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La batterie de la perceuse stocke de l'énergie électrique. »

Ce qu'il faut écrire

« La batterie stocke de l'énergie CHIMIQUE et la rend sous forme électrique quand on ferme le circuit. »

Pourquoi : Une batterie contient des substances qui réagissent. L'électrique est la forme qui SORT, pas celle qui est rangée; à la recharge, la conversion va d'électrique vers chimique.

3. Croire que l'énergie perdue a disparu

toute la question de cours sur la conservation

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La chaleur du moteur est perdue, elle a disparu. »

Ce qu'il faut écrire

« Elle est perdue POUR L'USAGE : elle a réchauffé l'air et les pièces voisines, elle est dispersée, pas détruite. »

Pourquoi : C'est exactement ce que teste la question « où est passée l'énergie ? ». Répondre « elle a disparu » contredit la loi du chapitre.

4. Poser un bilan qui ne retombe pas sur ce qui est entré

2 points, la moitié du barème d'un bilan

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le grille-pain reçoit 100100 unités, en donne 7070 au pain et 33 en lumière. » Et la réponse s'arrête là.

Ce qu'il faut écrire

« 100−70−3=27100 - 70 - 3 = 27 unités partent en chaleur dans la cuisine; vérification : 70+3+27=10070 + 3 + 27 = 100. »

Pourquoi : La vérification par l'addition est la preuve que rien ne s'est perdu. Sans elle, le correcteur ne voit pas la conservation, qui est justement la notion évaluée.

5. Appliquer le mot « utile » sans savoir à quoi sert l'appareil

1 à 2 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Dans une lampe à filament, l'énergie thermique est utile, comme dans un grille-pain. »

Ce qu'il faut écrire

« Dans la lampe, la forme utile est LUMINEUSE et la thermique est perdue; dans le grille-pain, c'est l'inverse. »

réseaufil chauffépainélectriquethermiquelumineuse : perdueréseaufil chauffépièceélectriquelumineusethermique : perduegrille-painlampe à filament
Même fil, mêmes formes en sortie : seule change l'étiquette « perdue », qui passe de la lumière à la chaleur.

Pourquoi : Le même fil chauffé au rouge donne deux chaînes aux étiquettes inversées. Utile n'est pas une propriété de l'énergie, c'est ce qu'on voulait obtenir.

6. Déclarer sans énergie un objet immobile

1 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le rocher ne bouge pas, il n'a pas d'énergie. »

Ce qu'il faut écrire

« Le rocher n'a pas d'énergie cinétique, mais il possède de l'énergie de position : il peut tomber. »

Pourquoi : Seule l'énergie cinétique exige du mouvement. Une bûche, une pile, une soupe chaude posées sur une table ont toutes de l'énergie.

7. Additionner la perte d'un seul passage quand la quantité change

toute la question

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le brûleur rend 4040 unités pour 100100, donc pour 8080 unités utiles il en faut 80+60=14080 + 60 = 140. »

Ce qu'il faut écrire

« Pour deux fois plus d'énergie utile, il faut fournir deux fois plus : 2×100=2002 \times 100 = 200 unités. »

Pourquoi : La perte est une PART de ce qu'on fournit, pas une quantité fixe : plus on fournit, plus on perd. On raisonne par proportionnalité, comme avec une recette.

8. Additionner ce qui entre dans chaque cadre d'une chaîne longue

2 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Énergie totale de la centrale : 100+85+35=220100 + 85 + 35 = 220 unités. »

Ce qu'il faut écrire

« On suit UNE quantité qui se partage : 100100 entrent, 3333 sortent en électrique, 6767 sont perdues en route. »

Pourquoi : Ce qui sort d'un cadre est ce qui entre dans le suivant : additionner les entrées compte plusieurs fois la même énergie. Seules les PERTES s'additionnent.

Quelle méthode choisir

Source, forme ou convertisseur ?

Lisez le mot tel qu'il est écrit dans l'énoncé.

  • Si le mot commence par « énergie » → c'est une FORME, elle va sur une flèche

    Exemple : énergie chimique, énergie cinétique, énergie lumineuse

  • Si c'est une chose qu'on prélève dans la nature → c'est une SOURCE, elle ouvre la chaîne

    Exemple : le vent, le Soleil, le bois, le gaz, l'uranium

  • Si c'est un objet fabriqué avec une entrée et une sortie → c'est un CONVERTISSEUR, il va dans un cadre

    Exemple : un moteur, une éolienne, une lampe, un poêle

  • Si c'est un objet qui garde l'énergie pour plus tard → c'est un RÉSERVOIR, en tête de chaîne

    Exemple : une pile, une batterie, un lac en hauteur

    la forme stockée d'une pile ou d'une batterie est chimique

« Le vent » est une source, « l'énergie cinétique du vent » est une forme : le même objet change de famille avec le mot « énergie ».

Quelle forme en sortie ?

Regardez ce que produit l'appareil quand il marche.

  • Si quelque chose tourne ou avance → énergie CINÉTIQUE

    Exemple : moteur, batteur, perceuse

  • Si quelque chose monte → énergie DE POSITION

    Exemple : télésiège, pompe qui remonte de l'eau, grue

  • Si quelque chose chauffe → énergie THERMIQUE

    Exemple : radiateur, bouilloire, poêle, et tout ce qui tiédit

  • Si quelque chose éclaire → énergie LUMINEUSE

    Exemple : lampe, écran, flamme

  • Si un courant part dans des fils → énergie ÉLECTRIQUE

    Exemple : alternateur, cellule photovoltaïque, batterie qu'on utilise

Presque toujours, DEUX branches répondent : celle de l'usage, qui donne la forme utile, et « quelque chose chauffe », qui donne la forme perdue.

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Écrire une chaîne énergétique complète

Quand l'utiliser : L'énoncé demande « la chaîne énergétique de » un appareil.

  1. 1 Placer en tête le réservoir ou l'arrivée d'énergie : pile, batterie, réseau, réservoir d'essence, lac.
  2. 2 Dessiner le convertisseur dans un cadre, avec son nom.
  3. 3 Écrire sur chaque flèche la FORME transférée, précédée du mot énergie si l'on a la place.
  4. 4 Ajouter une flèche vers le bas pour l'énergie perdue, et la nommer, le plus souvent thermique.
  5. 5 Relire les flèches : aucune ne doit porter un nom d'objet.

Phrase de conclusion

« Batterie (énergie chimique) → énergie électrique → moteur → énergie cinétique → foret; pertes : énergie thermique vers l'environnement. »

Le piège : Oublier la flèche des pertes. Une chaîne sans elle décrit un convertisseur parfait, qui n'existe pas.

Barème : 1 point pour le réservoir et le convertisseur, 1 point pour les formes sur les flèches, 1 point pour la perte nommée.

Faire le bilan d'un convertisseur en unités

Quand l'utiliser : L'énoncé donne l'énergie reçue et une partie de ce qui ressort.

  1. 1 Écrire la loi : reçue == utile ++ perdue.
  2. 2 Remplacer par les nombres donnés.
  3. 3 Calculer la quantité manquante par une soustraction.
  4. 4 Vérifier par l'addition que l'on retombe sur l'énergie reçue.

Phrase de conclusion

« Reçue == utile ++ perdue, donc perdue =100−25=75= 100 - 25 = 75 unités, sous forme thermique; vérification : 25+75=10025 + 75 = 100. »

Le piège : Donner la perte sans dire sous quelle forme elle part : la moitié de la réponse manque.

Barème : 1 point pour la loi écrite, 1 point pour le calcul, 1 point pour la forme de la perte.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

L'exercice type décortiqué

La chaîne et le bilan d'une lampe de bureau

Une lampe de bureau à diodes reçoit 100100 unités d'énergie du réseau. Son petit bloc d'alimentation en perd 1010 en chaleur, les diodes rendent 3535 unités sous forme de lumière, et le reste chauffe les diodes.

Questions : écrire la chaîne énergétique de la lampe; calculer l'énergie perdue par les diodes; faire le bilan complet; dire ce que devient la lumière une fois qu'elle a éclairé le bureau.

réseaulampeà diodesbureauélectrique??
La chaîne de l'énoncé, avant tout calcul : les points d'interrogation sont la forme utile et la perte, à nommer d'abord.

Étape 1

Chaîne : réseau → énergie électrique → lampe à diodes → énergie lumineuse → bureau; flèche vers le bas : énergie thermique.

Pourquoi

On écrit la chaîne AVANT les nombres : elle dit quelles cases le bilan doit remplir, et elle rapporte des points même si le calcul échoue.

Étape 2

Les diodes reçoivent 100−10=90100 - 10 = 90 unités électriques.

Pourquoi

Ce qui sort d'un maillon est ce qui entre dans le suivant. Partir de 100100 pour les diodes oublierait la perte du bloc d'alimentation.

Étape 3

Perte des diodes : 90−35=5590 - 35 = 55 unités, sous forme thermique.

Pourquoi

Une perte se nomme toujours : c'est la forme qui complète la chaîne dessinée à l'étape 1.

Étape 4

Bilan : 35+10+55=10035 + 10 + 55 = 100. Rien ne manque.

Pourquoi

L'addition finale est la preuve de la conservation : c'est elle que le correcteur cherche, et elle attrape une soustraction fausse en cinq secondes.

Étape 5

La lumière est absorbée par le bureau, les murs, les feuilles : elle finit, elle aussi, en énergie thermique.

Pourquoi

L'énergie utile a servi en PASSANT; elle ne disparaît pas après usage, elle se disperse en chaleur comme le reste.

Conclusion rédigée

Sur 100100 unités reçues, 3535 éclairent le bureau et 6565 partent directement en chaleur (10+5510 + 55); après avoir éclairé, les 3535 unités lumineuses finissent en chaleur à leur tour.

L'erreur classique sur cet exercice : Calculer la perte des diodes comme 100−35=65100 - 35 = 65 : c'est la perte de toute la lampe, pas celle des diodes, qui ne reçoivent que 9090 unités.

À savoir par cœur

  • • Objets dans les CADRES, formes sur les FLÈCHES.
  • • Une forme s'écrit « énergie » suivi d'un adjectif.
  • • Reçue == utile ++ perdue, et l'addition doit retomber juste.
  • • L'énergie perdue est presque toujours thermique : dispersée, pas détruite.
  • • Une pile ou une batterie stocke de l'énergie CHIMIQUE.
  • • Utile dépend de ce qu'on voulait obtenir.
  • • Aucun convertisseur ne rend plus d'utile qu'il ne reçoit.
  • • Tôt ou tard, presque toute l'énergie utilisée finit en chaleur.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une source et une forme d'énergie ?

Une source est une chose que l'on prélève dans la nature : le vent, le Soleil, le bois, le gaz, l'uranium. Une forme est la manière dont l'énergie se présente, et son nom commence toujours par énergie : énergie cinétique, chimique, thermique. Le bois est une source, l'énergie qu'il contient est de forme chimique.

Comment faire une chaîne énergétique en Cinquième ?

On place en tête le réservoir ou l'arrivée d'énergie, puis le convertisseur dans un cadre, puis ce qui reçoit l'énergie utile. Sur chaque flèche, on écrit la forme d'énergie transférée, jamais un objet. On termine par une flèche vers le bas pour l'énergie perdue, le plus souvent thermique.

L'énergie perdue disparaît-elle vraiment ?

Non. L'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas. Celle qu'on appelle perdue n'a simplement pas servi à ce qu'on voulait : elle est partie le plus souvent en chaleur, qui a réchauffé l'air et les objets voisins. Elle est dispersée, trop diluée pour être réutilisée, mais la quantité totale est toujours là.

Quelle forme d'énergie est stockée dans une pile ou une batterie ?

De l'énergie chimique. Une pile ou une batterie contient des substances qui réagissent entre elles quand on ferme le circuit, et c'est à ce moment que l'énergie ressort sous forme électrique. Pendant la recharge d'une batterie, la conversion se fait dans l'autre sens, d'électrique vers chimique.

Un appareil peut-il rendre plus d'énergie qu'il n'en reçoit ?

Non, jamais. Un convertisseur ne fait que changer la forme de l'énergie qu'il reçoit, et une partie part toujours sous une forme non voulue. L'énergie utile est donc toujours inférieure à l'énergie reçue. Une annonce du contraire est une erreur de calcul ou une tromperie.

Passer à la pratique

Exercices corrigés : Formes et conversions d'énergie

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

  • 15 exercices corrigés
  • 150 points
  • 175 minutes
Faire les exercices
Fiche précédente Mouvement et interactions Fiche suivante Circuits électriques et sécurité

Ce chapitre resservira dans

Les chapitres qui le réclament en amont, plus tard dans l'année ou dans les années suivantes.

Circuits électriques et sécurité

Voir aussi

Toutes les fiches Tous les exercices L'énergie au quotidien (Sixième)Circuits électriques et sécurité (Cinquième)Énergie et puissance (Troisième)Tuteur CinquièmeCours de physique

Votre enfant confond source, forme et convertisseur ?

Contactez-moi pour une première séance. La chaîne énergétique de Cinquième est l'outil que l'on retrouve en Troisième, chiffré cette fois, avec le rendement et la puissance : bien posée maintenant, elle rend tout le reste simple.

Me contacter WhatsApp
Site par Studio Squalli