Dix exercices pour t’entraîner : classer des sources d’énergie, reconnaître les formes, compléter des chaînes d’énergie et résoudre de petits calculs de pourcentages. Cherche seul avant de consulter le corrigé séparé.
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Les exercices sur les sources et l’énergie
Exercice 1 : Renouvelable ou non ?Voici huit sources d’énergie : le Soleil, le pétrole, le vent, le charbon, l’uranium, le bois, l’eau d’une rivière, le gaz naturel.
1. Classe-les dans un tableau à deux colonnes : renouvelables, non renouvelables.
2. Quel est le point commun des sources non renouvelables ?
Indique la forme d’énergie principale mise en jeu : a. une pile neuve ; b. un cycliste qui roule ; c. le fil d’une lampe allumée ; d. le soleil qui chauffe le sable ; e. une pierre posée au sommet d’une falaise ; f. une barre de céréales.
Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse et corrige si besoin.
a. Une éolienne produit de l’énergie à partir de rien.
b. Le vent est une source renouvelable.
c. Une lampe qui chauffe convertit de l’énergie en chaleur.
d. L’énergie qui part en chaleur est détruite.
Une lampe de vélo est alimentée par une dynamo entraînée par la roue. Le schéma présente la chaîne ; les flèches sont numérotées.
1. Indique la forme d’énergie transférée sur chacune des flèches 1, 2, 3 et 4.
2. Quel est le rôle de la dynamo ?
3. Quel est le réservoir d’énergie ? Quel est l’utilisateur ?
Un pays produit son électricité à partir de plusieurs sources. Les parts sont données dans le tableau.
| Source | Part (%) |
|---|---|
| Nucléaire | 65 |
| Hydraulique | 12 |
| Éolien | 8 |
| Solaire | 4 |
| Biomasse | 3 |
| Gaz | 7 |
| Charbon et pétrole | 1 |
1. Vérifie que la somme des parts vaut 100 %.
2. Quelle est la part des sources renouvelables ?
3. Sur 400 unités d’énergie électrique produites une année, combien proviennent du nucléaire ? De l’éolien ?
4. Quelle est la part des combustibles fossiles (gaz, charbon, pétrole) ?
Pour 100 unités d’énergie électrique reçues, une lampe à incandescence donne 5 unités de lumière, et une lampe LED donne 40 unités de lumière. Le reste est converti en chaleur.
1. Calcule la chaleur produite par chaque lampe.
2. Quelle lampe chauffe le moins ?
3. Combien de fois plus de lumière donne la LED que l’incandescence ?
4. Pourquoi dit-on que remplacer une lampe à incandescence par une LED permet d’économiser de l’énergie ?
Pour chaque appareil, indique la forme d’énergie reçue et la forme d’énergie utile fournie : a. un grille-pain ; b. un haut-parleur (énergie utile : le son, c’est-à-dire un mouvement de l’air) ; c. un panneau solaire ; d. un ventilateur ; e. une batterie qu’on recharge.
Pour chaque réservoir, donne la forme d’énergie stockée : a. un réservoir d’essence ; b. un barrage plein d’eau ; c. un ressort comprimé ; d. une batterie de téléphone ; e. le sucre d’un gâteau.
Le vent fait tourner les pales d’une éolienne, qui entraînent un alternateur ; le courant est envoyé dans les fils jusqu’à une maison où il alimente un radiateur électrique.
1. Écris la chaîne d’énergie complète en précisant les formes d’énergie sur les flèches.
2. Quelle est la source d’énergie ? Est-elle renouvelable ?
3. Dans quelle forme d’énergie l’énergie électrique du radiateur est-elle finalement convertie ?
4. L’éolienne peut-elle fonctionner par temps calme ? Quel problème cela pose-t-il ?
Une petite île isolée de 300 habitants veut produire son électricité. Elle dispose de beaucoup de soleil, de vents réguliers, d’une côte rocheuse et d’aucune rivière. Un groupe électrogène brûlant du gazole est actuellement utilisé : il pollue et le carburant arrive par bateau.
Propose un choix de sources d’énergie pour l’île. Justifie en distinguant sources renouvelables et non renouvelables, et explique comment assurer l’électricité la nuit et les jours sans vent.
Le schéma montre les conversions d’énergie dans une lampe LED.
1. Quelle forme d’énergie entre dans la lampe ? Quelles formes en sortent ?
2. Vérifie que l’énergie totale en sortie est égale à l’énergie reçue.
3. Quelle part de l’énergie reçue (en %) est convertie en lumière ?
4. Une lampe à incandescence convertit seulement 5 % en lumière. Compare les deux lampes.
Un capteur solaire chauffe l’eau d’un réservoir. On a relevé la température de l’eau au cours d’une journée d’été.
1. Quelle est la température de l’eau à 8 h ? À 14 h ?
2. De combien de degrés l’eau s’est-elle réchauffée entre 8 h et 14 h ?
3. À quel moment la température est-elle la plus élevée ? Pourquoi cela correspond-il à un moment de la journée très ensoleillé ?
4. Pourquoi l’eau se refroidit-elle après 14 h ? Quelle forme d’énergie quitte le réservoir ?
Un panneau solaire fournit de l’énergie électrique. L’histogramme donne l’énergie produite chaque mois, en unités d’énergie.
1. Quel mois la production est-elle la plus faible ? La plus forte ?
2. Calcule la production totale sur les six mois.
3. Calcule la production moyenne par mois (arrondie à l’unité).
4. Propose une explication à l’augmentation de la production de janvier à juin.
Le moteur d’une voiture brûle de l’essence stockée dans le réservoir. Il fait tourner les roues. Le moteur chauffe beaucoup et un ventilateur le refroidit.
1. Écris la chaîne d’énergie de la voiture, avec le réservoir, le convertisseur et l’utilisateur.
2. Précise la forme d’énergie sur chaque flèche.
3. Où retrouve-t-on de l’énergie thermique ? Est-elle utile ?
4. L’essence est-elle une source renouvelable ? Justifie.
Un moulin à eau fait tourner une meule grâce au courant d’une rivière. Une centrale hydroélectrique utilise l’eau retenue par un barrage pour faire tourner une turbine reliée à un alternateur.
1. Quelle est la source d’énergie dans les deux cas ? Est-elle renouvelable ?
2. Quelle forme d’énergie possède l’eau qui coule ? Et l’eau retenue en hauteur ?
3. Compare les formes d’énergie utiles à la sortie du moulin et de la centrale.
4. Pourquoi construit-on un barrage plutôt que d’utiliser seulement le courant d’une rivière ?
Un logement ancien consomme 18 000 unités d’énergie par an. Les parts sont : chauffage 70 %, eau chaude 10 %, cuisson 5 %, éclairage et appareils 15 %.
1. Vérifie que la somme des parts vaut 100 %.
2. Calcule l’énergie consommée pour le chauffage.
3. Une meilleure isolation réduit de 25 % la consommation de chauffage. Combien d’unités économise-t-on ?
4. Quelle part de la consommation totale cette économie représente-t-elle ?
Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse et justifie.
a. Le gaz naturel est une source non renouvelable.
b. Une pile contient de l’énergie électrique.
c. Un panneau solaire thermique convertit la lumière en chaleur.
d. Quand une voiture freine, l’énergie de mouvement disparaît.
e. Un être humain convertit de l’énergie chimique en énergie de mouvement.
Un enfant est assis sur une balançoire qu’on lâche d’une position haute. Elle descend, remonte de l’autre côté, mais s’arrête peu à peu.
1. Quelle forme d’énergie possède l’enfant à la position la plus haute (arrêt un instant) ?
2. Quelle forme d’énergie est la plus grande au passage au point le plus bas ?
3. Pourquoi la balançoire s’arrête-t-elle peu à peu ? Que devient l’énergie ?
4. Comment l’enfant peut-il continuer à se balancer sans qu’on le pousse ?
Une pile contient 3 600 unités d’énergie. Une lampe de poche ordinaire consomme 120 unités par heure, une lampe LED de poche 30 unités par heure.
1. Combien d’heures la pile alimente-t-elle la lampe ordinaire ?
2. Combien d’heures alimente-t-elle la lampe LED ?
3. Combien de fois plus longtemps la lampe LED fonctionne-t-elle ?
4. On utilise deux lampes ordinaires en même temps avec la même pile : quelle est la durée de fonctionnement ?
Un élève affirme : « Une voiture électrique n’utilise aucune énergie polluante et ne crée pas d’énergie perdue. » Écris la chaîne d’énergie d’une voiture électrique rechargée sur le réseau, puis discute cette affirmation en tenant compte de l’origine de l’électricité, du stockage dans la batterie et des pertes sous forme de chaleur.
