CH 07 BESOINS ET RESSOURCES EN ÉNERGIE

I- Activités humaines et besoins en énergie 11- Les besoins en énergie

Q1- Quelles sont les 3 principales ressources d'énergie au niveau mondial ? Q2- Quelles sont les régions du monde qui consomment le plus de pétrole ?Q3- Quelles sont les régions du monde où la consommation d'énergie par habitant est la plus

importante ?Q4- Quels sont les 3 secteurs d'activité qui consomment le plus d'énergie en France ?

Sites consultés :http://energie.sia-partners.com/20070223/le-charbon-rapide-etat-des-lieux-sur-la-deuxieme- source-denergie-mondiale/ http://www.statistiques-mondiales.com/energie.htm http://www.cartograf.fr/special-energies.php

Q1- Les 3 principales ressources d'énergie au niveau mondial sont le pétrole (35%), le charbon (25%) et le gaz naturel (21%)

Q2- Les régions du monde qui consomment le plus de pétrole sont l'Asie, l'Amérique du Nord et l'Europe - Eurasie

Nathan Activité 2 (doc 1 et doc 3) p 212 - 213

Q3- Les régions du monde qui consomment le plus d'énergie par habitant en 2010 sont l'Amérique du Nord, le Nord de l'Europe, la péninsule Arabique (Qatar, Koweit, Emirats Arabes Unis) et l'Australie

Q4- Les 3 secteurs d'activité qui consomment le plus d'énergie en France sont : a- Le résidentiel -tertiaireb- Les transportsc- L'industrie

Hatier Act 3 (doc 1) p 214

12- Quantification des besoins en énergie Q5- Quelles sont les principales unités de mesures de l'énergie ? Expliquer les relations qui

existent entre elles.Q5- Les principales unités de mesure de l'énergie sont le Joule (symbole J), le kiloWattheure

(kWh) et Tonne d’équivalent pétrole (tep)Les relations qui existent entre ces différentes unités d'énergie sont :

- 1 kWh = 3,6.106 J- 1 tep = 4,186.1010 J

II- Différentes ressources énergétiques

21- Origine de l'énergie consommée Q7- Quelle est l'origine de l'énergie que nous consommons ?Q8- Quelles sont les 2 grandes familles de ressources énergétiques ? Q9- Comment peut on différencier ces deux grandes familles ?

Q7- L'énergie que nous consommons provient de différentes origines : fossile, fissile, géothermique, solaire, éolienne, hydraulique et biomasse.

Q8- Les deux grandes familles de ressources énergétiques sont : renouvelables (géothermie, solaire, éolien, hydraulique et biomasse) et non renouvelables (fossile et fissile)

Q9- La distinction entre énergie renouvelable et non renouvelable est liée à la comparaison de 2 durées caractéristiques :

a- La durée de formation de la ressource énergétique b- La durée d'exploitation de cette ressource.

Si la durée de formation d'une énergie est inférieure ou égale à sa durée d'utilisation alors l'énergie est dite renouvelable. En échange, si sa durée de formation est supérieure à sa durée d'exploitation alors l'énergie est non renouvelable.

Rappel : La biomasse est l'ensemble de la matière organique d'origine végétale ou animale. Les principales formes de l’énergie de biomasse sont: les biocarburants pour le transport (produits essentiellement à partir de céréales, de sucre, d’oléagineux et d’huiles usagées) ; le chauffage domestique (alimenté au bois) ; et la combustion de bois et de déchets dans des centrales produisant de l’électricité, de la chaleur ou les deux. 

22- Les énergies renouvelables Q10- Qu'est ce qu'une énergie renouvelable ?Q11- Donner des exemples de ressources d'énergies renouvelables

Q10- Une énergie est renouvelable quand la durée de formation de cette énergie est inférieure ou égale à sa durée d'utilisation

Q11- Les ressources d'énergies renouvelables sont :l'éolien (utilisation du vent), l'hydraulique (utilisation de l'énergie de mouvement de l'eau), géothermie (utilisation de l'énergie thermique du sous sol, durée d'exploitation très longue à l'échelle humaine) et le solaire (la durée d'exploitation de cette énergie est quasi illimitée à l'échelle humaine)

23- Les énergies non renouvelables Q12- Qu'est ce qu'une énergie non renouvelable ?Q13- Il existe deux familles d'énergies non renouvelables. Quelles sont les noms de ces 2

familles. Donner des exemples de ressources d'énergies non renouvelables

Q12- Une énergie est non renouvelable quand la durée de formation de cette énergie est supérieure à sa durée d'utilisation

Q13- Les principales ressources énergétiques non renouvelables sont soit d'origine fossile (pétrole, charbon et gaz) ou d'origine fissile (Uranium 235)

Q14- a-Où placeriez-vous le méthane et pourquoi?

b- On appelle bioéthanol, l'éthanol produit par fermentation de sucre. Écrire l'équation-bilan de la réaction de fermentation de sucres de formule C6H12O6, sachant qu'il ne se forme que l'éthanol et du dioxyde de carbone.

c- On dit que le rendement énergétique est encore trop faible pour les bioéthanol. Que cela signifie-t-il? Donnez la formule d'un rendement énergétique.

III- DistillationOn produit du carburant (essence, gazole, kérosène,...) en distillant du pétrole brut.Q14- Voici le schéma de la distillation en laboratoire ,vous expliquerez comment fonctionne

une tour de distillation dans une raffinerie.

Réfrigérant

Thermomètre

Colonne de distillation

Ballon

Mélange à distiller

Chauffe ballon

Erlenmeyer

Distillat

Support élévateur

La distillation au laboratoire

XZ

La distillation du pétrole dans une raffinerie

Q14- fonctionnement d’ une tour de distillation dans une raffinerie. Le pétrole brut, mélange de très nombreuses espèces chimiques, n’est pas utilisable

directement. Il doit être préalablement distillé afin d’être séparé en différentes coupes, c’est-à-dire en différentes fractions ne contenant que quelques espèces chimiques.Les tours de distillation dans les raffineries permettent de réaliser des distillations atmosphériques. Cette activité consiste à séparer les différents constituants d'un mélange liquide en fonction de la température de vaporisation. Le pétrole brut est injecté dans une grande tour de distillation où il est chauffé à 400°C. Ces différents hydrocarbures sont vaporisés. La température décroit à mesure que l'on monte dans la tour de distillation : les composés ayant les températures de vaporisation les plus élevées sont ceux qui montent le moins haut et les composés les plus volatils (température de vaporisation basse) sont récupérés en haut de la tour de distillation.

L’énergie nucléaire.Un seul « type » d'uranium est utile dans la production de l'énergie nucléaire.Q15- Quand dit on que 2 noyaux sont isotopes ? Q16- Qu'est ce qu'un noyau fissile ?Q17- Qu'elle est alors la principale ressource fissile dans la production de l'énergie nucléaire?

Q15- A Est le symbole d'un noyauDeux noyaux sont isotopes s'ils ont le même nombre de protons (Z) mais un nombre de nucléons (protons + neutrons : A) différent.

Q16- Un noyau est fissile s'il peut se séparer en 2 parties quand il est percuté par un neutron (à grande vitesse) : il y a alors une libération importante d'énergie

235Q17- Le principal isotope fissile est l'Uranium : 9

2U

. Dans la nature cet isotope de

l'Uranium ne représente que 0,7% de l'Uranium extrait. Pour pouvoir l'utiliser comme source d'énergie, on est obligé de réaliser un enrichissement isotopique.

24- L'énergie Solaire Q18- Comment le Soleil nous transmet son énergie ?

Q19- On dit que le Soleil est à l'origine d'une grande partie des énergies présentent sur la Terre. Pourquoi ?

Q18- Le Soleil nous transmet son énergie (qui correspond à une puissance de l’ordre de 1 kW par mètre carré) par rayonnement (ultra-violets, lumière visible et infrarouge

Q19- Le rayonnement solaire apporte l'énergie à la matière vivante grâce au processus de photosynthèse qui transforme l'énergie lumineuse en énergie chimique. L'énergie transmise par le Soleil est également à l'origine du vent, de l'énergie hydraulique, etc … En conclusion,

Le rayonnement solaire est à l'origine de presque toutes les ressources énergétiques que nous consommons : éolien, géothermie, solaire, fossile, … . Ce rayonnement solaire provient des réactions nucléaires qui ont lieu dans le Soleil.