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Sciences et technologie
Niveau cinquième
“Comment produire et utiliser l’énergie de électrique de manière éthique et responsable”
1
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2
Comment vivons nous la situation actuelle ?
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3
Comment vivons nous la situation actuelle ?
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4
L’énergie que nous utilisons nécessite d’exploiter des ressources précieuses pour notre planète.
Comment peut-on faire à la maison pour utiliser cette énergie à bon escient et de façon responsable ?
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5
Points du programme
Attendus de fin de cycle
Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet
Connaissances et compétences associées
● Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.● Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information sur un objet et décrire les
transformations qui s’opèrent.
Compétences travaillées
Adopter un comportement éthique et responsable
● Développer les bonnes pratiques de l’usage des objets communicants● Analyser l’impact environnemental d’un objet et de ses constituants
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6
Comment se mesure l’énergie ?
James Prescott Joule est le premier à mener des travaux scientifiques qui permettent de quantifier l’énergie. Il a
donné son nom à l’unité de mesure : le Joule.
Vers 1843…
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Comment se mesure l’énergie ?
1 calorie = 4,186 Joules 1 gramme + 1 °C
Unité d’énergie: le Joule
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Il y a une autre unité utiledans la vie courante :
le kilowatt heure (kWh)
1 kilowatt heure (kWh) = 3,6 mégajoule (MJ)
8
Comment se mesure l’énergie ?
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9
Quelles sont les sources d’énergie ?
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10
Toutes les sources d’énergie se valent-elles ?
Véhicule à vapeur : bois
Véhicule à moteur : essence
13,428 MJ (mégajoules)
34,66 MJ (mégajoules)
3Pour une même masse, l’essence délivre par combustion environ 3 fois plus d’énergie que le
bois.
Energie dégagée par combustion
d’1kg de matière
Energie dégagée par combustion
d’1kg de matière
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11
Les sources d’énergie
Non renouvelables Renouvelables
➔ Charbon
➔ Gaz
➔ Pétrole
➔ Uranium
➔ Chute d’eau
➔ Soleil
➔ Vent
➔ Biomasse
D'où vient l’énergie ?
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12
Une source d’énergie renouvelable :
D'où vient l’énergie ?
Un peu de vocabulaire Une source d’énergie non renouvelable :
C’est une énergie inépuisable. Elle est issue deséléments naturels : le soleil, le vent, les chutesd’eau, les marées, la chaleur de la Terre, lesvégétaux…
C’est une source d'énergie qui ne se renouvellepas assez rapidement pour être considéréecomme inépuisable à l'échelle de l'homme (parexemple le pétrole où il a fallu des millionsd’années pour le créer).
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13
Qu’est ce que l’énergie ?
L’énergie est la capacité d’un système physique à modifier l’état d’un autre système avec lequel il interagit
Source d’énergie (kg)
énergie(chaleur)
transformation(combustion)
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14
Quelles sont les formes d’énergie ?
Energie électrique
Energie mécanique
Energie mécanique
Energie thermiqueEnergie solaire
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15
Nos objets du quotidien
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16
Énergie d’entrée
La conversion d’énergieÉnergie de sortie
énergie électrique
énergie électrique
énergie électrique
énergie mécanique
énergie thermique
énergie lumineuse
énergie thermique
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17
Comment produit-on l’électricité ?
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18
Comment l’électricité est-elle produite ?
Turbine Générateur
Energiemécanique Energie
électrique
Conversion Conversion
Energielumineuse et
thermique
![Page 19: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/19.jpg)
Centrale nucléaire
Uranium
Centrale thermique
Biomasse
Source d’énergie primaire
CharbonFossile
Pétrole Gaz
Déchets végétaux
Comment obtenir de la vapeur pour faire tourner les turbines qui entraînent les générateurs électriques?
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Comment l’électricité est-elle produite ?
La chute d’eauCentrale
hydro-électrique
Vent Centrale éolienne
Centralegéothermique
Chaleur de la Terre
![Page 21: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Centrale solaire photovoltaïque
Comment l’électricité est-elle produite ?
Panneauxphotovoltaïques
Energie solaire(rayonnée)
![Page 22: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/22.jpg)
22
La chaîne d’énergie pour produire de l’électricité
Source Transformer Distribuer Convertir
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23
Grâce à qui pouvons-nous utiliser l’électricité ?
(Publicité EdF 1986)
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24
Chaîne d’énergie
Alimenter Distribuer Convertir Transmettreénergie d'entrée
effet attendu
La production d’eau chaude
Identifiez les éléments qui composent la chaîne d’énergie d’un chauffe-
eau en associant le vocabulaire à chaque fonction :
Réseau et compteur électrique, tuyau d’eau, eau chaude, câble
et thermostat, énergie électrique, résistance chauffante
![Page 25: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/25.jpg)
Chaîne d’énergie
25
La production d’eau chaude
Alimenter Distribuer Convertir Transmettreénergie d'entrée
effet attendu
énergie électrique
Réseau et compteur électrique
câble etthermostat
résistancechauffante
tuyau d’eau
eau chaude
Identifiez les éléments qui composent la chaîne d’énergie d’un chauffe-
eau en associant le vocabulaire à chaque fonction :
Réseau et compteur électrique, tuyau d’eau, eau chaude, câble
et thermostat, énergie électrique, résistance chauffante
![Page 26: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/26.jpg)
La consommation d’énergie électrique de nos objets du quotidien
![Page 27: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Quels gestes pouvons-nous adopter à la maison pour agir de manière responsable ?
➢ Gérer la veille des appareils
➢ Gérer l’éclairage
➢ Gérer le chauffage
ou la climatisation
➢ Gérer la consommation d’eau
![Page 28: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Gérer l’usage des objets numériques
Quels gestes pouvons-nous adopter à la maison pour agir de manière responsable ?
Le streaming et le cloud : les données stockées sont dans des data centers, qui consomment beaucoup d’énergie.
Envoyer un email avec une pièce jointe d’un Mo
Utiliser une ampoule de 25W
pendant une heure
https://start.lesechos.fr
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29
Les data centers , des ordinateurs puissants
Stockage et partage de données numériques
Utilisation de composants électroniques consomment beaucoup d’énergie électrique
Perte d’énergie en chaleur
Refroidissement des composants
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30
Que faire de cette énergie ? Exemple :
https://france3-regions.francetvinfo.fr
Un data center installé dans un local technique au sous-sol de la piscine de laButte-aux-Cailles permet de chauffer les bassins intérieurs.
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31
Quels gestes pouvons-nous adopter à la maison pour agir de manière responsable ?
Alléger le contenu de ses emails
Eviter de passer par un moteur de recherche en
tapant le nom du site directement, ou utiliser les
favoris
Limiter les volumes de données stockées pour ne
garder que l’essentiel.“Faire régulièrement le
ménage”
Prendre soin de ses appareils pour les faire durer plus longtemps et
les éteindre le plus souvent possible.
https://start.lesechos.fr
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32
Synthèse
Source d’énergie (kg)
énergie(chaleur)
transformation(combustion)
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33
Synthèse
Energie thermique
Energie mécanique
Energie électrique
Energie Solaire
![Page 34: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Synthèse
34
Non renouvelables Renouvelables
➔ Charbon
➔ Gaz➔ Pétrole➔ Uranium
➔ Chute d’eau
➔ Soleil➔ Vent
➔ Biomasse
![Page 35: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Synthèse
![Page 36: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Synthèse
Source Transformer Distribuer Convertir
![Page 37: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Synthèse
Chaîne d’énergie
Alimenter Distribuer Convertir Transmettre
énergie d'entrée
effet attendu
La chaîne d’énergie d’un objet peut se composer de 4 fonctions :
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38
Chaîne d’énergie
Alimenterénergie d'entrée
effet attendu
Synthèse
La fonction “Alimenter” permet de fournir de l’énergie à l’objet.
Tableau électriqueExemple :
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39
Chaîne d’énergie
énergie d'entrée
effet attendu
Synthèse
La fonction “Distribuer” permet de diffuser plus ou moins d’énergie dans l’objet.
Distribuer
interrupteur
Exemple :
thermostat câbles
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40
Chaîne d’énergie
énergie d'entrée
effet attendu
Synthèse
La fonction “Convertir” permet de convertir l’énergie d’entrée en une autre énergie.
Convertir
moteur électrique générateur diode électroluminescente (LED)
Exemple :
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41
Chaîne d’énergie
énergie d'entrée
effet attendu
Synthèse
La fonction “Transmettre” permet de transmettre l’énergie convertie afin de réaliser l’effet attendu de l’objet.
Transmettre
tuyau d’eau engrenages
Exemple :
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42
Synthèse
➢ Forme
➢ Source➢ Produire
➢ Chaîne d’énergie
➢ Chaîne d’énergie à la maison
➢ Energie➢ Energie
➢ Les gestes éco-citoyens
➢ Gérer la veille des appareils
➢ Gérer l’éclairage
➢ Gérer le chauffage
➢ Gérer votre consommation d’eau
chaude
➢ Gérer l’usage des objets
numériques
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43
![Page 44: Sciences et technologie · Sciences et technologie Niveau cinquième ... Elle est issue des élémentsnaturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau,les marées,la chaleur de la](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081401/5f080e537e708231d4201c7b/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Quelles formes peut prendre l’énergie ?
Mécanique
Thermique
Lumineuse
Electrique
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45
Quelles sont les sources d’énergie renouvelables ?
Gaz
Soleil
Uranium
Chute d’eau
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46
Quelles sont les sources d’énergie non-renouvelables ?
Charbon
Vent
Biomasse
Pétrole
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47
Comment peut-on nommer l’unité de mesure de l’énergie ?
Le gramme
Le degré Celsius
Le joule
Le kilowatt heure
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48
Dans une centrale électrique, quel élément permet de transformer de l’énergie mécanique en énergie
électrique ?
Turbine
Générateur
Cuve
Pompe
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49
Quelles sont les fonctions qui composent la chaîne d’énergie d’un
objet ?
Distribuer
Alimenter
Transmettre
Convertir
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Faisons donc un bon usage des objets du quotidien, économisons
l’énergie, gardons à l’esprit que les ressources de la planète et
l’environnement sont précieux !
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Romain BERTRAND-professeur de technologieFrédérique DEBEE-professeure de technologieDomenico LAZZARO-professeur de technologie
Rodolphe MOUIXChargé de missions d’Inspection-professeur de technologie
Thomas RoyInspecteur d'Académie - Inspecteur Pédagogique RégionalSciences et Techniques Industrielles
Samuel VIOLLINInspecteur Général de l’éducation, du sport et de la rechercheDoyen du groupe Sciences et Techniques Industrielles
Présentation de l’équipe d’auteurs