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Unités de l'énergie	Définition et catégories
L’unité de mesure de l’énergie légalement en vigueur en France ainsi que dans la quasi totalité des pays du monde est le joule (J). Celui-ci s’inscrit dans un système global appelé Système international d’unités (SI).Le joule est défini comme étant le travail d’une force d’un Newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force.
Il représente une quantité d’énergie perçue comme petite dans l’activité courante d’un être humain, ce qui handicape dans certaines circonstances son usage. Aussi est-il parfois utilisé au travers de ses multiples en milliers : kilo joule (1 kJ soit 103 J), méga joule (1 MJ = 106 J), giga joule (1 GJ = 109 J), etc.Le joule se définit en référence à d’autres unités du Système international de masse, de longueur et de temps, il est une unité dite dérivée (kg.m2.s-2).
Dans la pratique, contrairement à la plupart des autres unités du Système international, l’énergie est fréquemment mesurée en utilisant d’autres unités que le joule. Celles-ci ont généralement un usage adapté à un domaine d’activité et/ou bénéficient d’un long historique d’utilisation : électron volt (eV), erg (erg), calorie (cal), Calorie (kcal), British Thermal Unit (BTU), kilowatt-heure (kWh), tonne d’équivalent pétrole (tep), etc.
Électron volt (eV) : énergie cinétique gagnée par un électron accéléré par une différence de potentiel d’un volt, utilisée principalement dans le monde scientifique des physiciens car elle correspond à l’ordre de grandeur de l’énergie d’un électron au sein d’un atome.1 eV = 1,602.10-19 J
Erg (erg) : unité d’énergie constitutive d’un système différent du Système international, appelé CGS (dont les unités de base sont le centimètre, le gramme et la seconde).1 erg = 10-7 J
Calorie (cal) : unité historique de mesure de l’énergie définie initialement par Nicolas Clément en 1824 comme étant la quantité de chaleur nécessaire pour élever d’un degré Celsius la température d’un kg d’eau. Cette définition imprécise a été par la suite spécifiée et déflatée d’un coefficient 1000 en indiquant qu’il s’agissait de la quantité de chaleur nécessaire pour élever un gramme d’eau dégazée de 14,5°C à 15,5°C sous un bar de pression atmosphérique.1 cal = 4,1855 JRemarques :Il est parfois fait usage dans le monde de la réfrigération d’une unité « négative » la frigorie (fg) :1 fg = -1 cal.La notion de Grande calorie (Cal ou kcal) est utilisée principalement en diététique :1 Cal = 1 kcal = 103 cal = 4185,5 JLa thermie (th) est une unité ancienne d’énergie :1 th = 106 cal = 4185,5.103 J
British Thermal Unit (Btu ou BTU) : unité d’énergie anglo-saxonne définie comme étant la quantité de chaleur nécessaire pour élever d’un degré Fahrenheit une livre anglaise d’eau dans une atmosphère d’un bar.1 BTU = 1055 J
Kilowatt-heure (kW.h ou kWh) : Energie consommée par un appareil de 1000 watts pendant une durée d’une heure. Cette unité est particulièrement utilisée dans les industries électriques. Il est fait usage également du watt-heure (Wh) et des multiples par milliers du kWh que sont le mégawatt-heure (MWh) et le gigawatt-heure (GWh).1 kWh = 3,6.106 JLe kWh est défini en référence à une unité de puissance, le watt qui fait partie du Système international d’unité (SI). Il arrive fréquemment qu’il y ait confusion dans le langage courant entre énergie et puissance. Or, la puissance d’une machine est l’énergie qu’elle fournit pendant une unité de temps : un watt est la puissance d’une machine qui fournit un joule toutes les secondes. A l’inverse un Wh est l’énergie fournie en une heure par une machine de un watt.
Tonne de TNT : énergie libérée lors de l’explosion d’une tonne d’un explosif appelé TNT. Sa valeur est susceptible de variation suivant notamment les conditions d’environnement de l’explosion. Elle a cependant été normalisée. L’usage de la tonne de TNT est dans la pratique essentiellement réservé au monde militaire.1 tonne de TNT = 4,184.109 J
Tonne d’équivalent pétrole (tep) : énergie calorifique d’une tonne de pétrole « moyen ». Cette unité est particulièrement utilisée par les économistes de l’énergie qui fréquemment font référence à certains de ses multiples par milliers : ktep (103 tep), Mtep (106 tep).1 tep = 4,186.1010 J
Dans le même esprit que la tonne d’équivalent pétrole, il est fait parfois référence à une unité d’énergie équivalente à un baril de pétrole. La valeur en est fixée de manière conventionnelle.1 tep = 7,33 barils de pétrole
Avant la référence au pétrole, pour définir une unité énergétique d’un point de vue économique et industriel, il était fait référence à la tonne d’équivalent charbon (tec). Par ailleurs, suivant les circonstances industrielles, sont également utilisées les tonnes d’autres produits énergétiques : essence, fuel lourd, coque de pétrole, gaz, lignite…1 tec = 2,930.1010 J
Acteurs majeurs
Le joule, unité d’énergie, tire son nom d’un physicien anglais James Prescott Joule (1818-1889). Outre la direction d’une fabrique de bières, il se consacra à l’étude des sciences notamment dans les domaines électriques, magnétiques et thermiques. Il formula entre autres la loi régissant les dégagements de chaleur provoqués par le passage d’un courant électrique dans un conducteur.
Unités de mesure et chiffres clés
La mesure des énergies concerne des phénomènes d’ordre de grandeur exceptionnellement différents. Ainsi d’un électron volt à une tonne d’équivalent pétrole, il y a 29 ordres de grandeur de différence, autrement dit il faut multiplier l’énergie d’un électron volt par un nombre ayant 30 chiffres avant la virgule pour obtenir un ordre de grandeur équivalent à celui d’une tonne d’équivalent pétrole.
Cette disparité explique l’usage d’unités différentes. Malheureusement, elle crée fréquemment des confusions sur les ordres de grandeur, ce qui est nuisible à la compréhension des phénomènes.Illustrations de quelques ordres de grandeur :
énergie délivrée par un flash d’appareil photo : en dizaines de joules;
énergie cinétique d’une voiture d’1,5 tonne roulant à 125 km/h : en millions de joules (106 J) ;
énergie d’un kilomètre cube d’air se déplaçant à 250 km/h lors d’un ouragan : en milliers de milliards de joules (109 J) ;
énergie totale du soleil qui atteint la terre en une seconde : en centaines de millions de milliards de joules (1017 J) ;
énergie consommée dans le monde en une année : en centaines de milliards de milliards de joules (1020 J).
Zone de présence ou d'application
Le Système international d’unités a été adopté officiellement par tous les pays à l’exception des Etats-Unis, du Libéria et du Myanmar. En France le code pénal interdit l’usage d’unités de mesure autres que celles établies par les règles et lois en vigueur, c'est-à-dire principalement par le Système international d’unités.
Passé et présent
Le Système international d’unités (SI) est un système décimal exception faite de la mesure du temps.
Il compte 7 unités de base : le mètre (m), le kilogramme (kg), la seconde (s), l’ampère (A), le kelvin (K), la mole (mol) et le candela (cd).Des unités en sont dérivées comme le joule pour l’énergie.
Il est né lors d’une conférence générale des poids et mesures en 1960 et a été complété par introduction de la mole en 1971. Il est l’héritier de toute une série de travaux de normalisation initiés en Angleterre en 1668 par la Royal Society. Dans le cheminement aboutissant à sa création, le vote par l’Assemblée Nationale Française en 1790 d’un texte amenant à la création d’un système de mesure uniforme et métrique a constitué une étape importante.
Le saviez-vous ?Si l’homme était capable d’utiliser toute l’énergie potentielle de la matière quelle qu’elle soit, telle que définie par Einstein dans sa formule E=mc2, la consommation de 5 tonnes de matière suffirait à alimenter l’ensemble de la population de la terre en énergie pendant un an, dans les conditions de consommation actuelles. Sommaire
DéfinitionActeurs majeursUnités et chiffres clésZone d'applicationPassé et présentLe saviez-vous ?
Le joule se définit en référence à d'autres unités du Système international de masse, de longueur et de temps. La mesure des énergies concerne des phénomènes d'ordre de grandeur exceptionnellement différents. L'énergie consommée dans le monde en une année s'exprime en centaines de milliards de milliards de joules (1020J). Dans la vie courante, personne n’utilise le joule comme unité d’énergie. Qu’imaginerions-nous si personne n’utilisait le mètre comme unité de longueur ? 15 févr. 2011 remonter
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