L’énergie et la puissance sont étroitement liées mais ne sont pas la même quantité physique. L’énergie est la capacité à provoquer un changement ; la puissance est la vitesse à laquelle l’énergie est déplacée, ou utilisée.
Energie
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L’énergie est la capacité à créer un changement, par exemple, en créant un mouvement. Les tâches (comme soulever une boîte) nécessitent une quantité d’énergie pour être accomplies. Une batterie contiendra une quantité particulière d’énergie ; il en sera de même pour une quantité donnée de carburant, comme la nourriture.
L’unité de base de l’énergie est le joule. Cela signifie qu’une tâche, comme soulever une boîte dans la figure 1, nécessite un certain nombre de joules, quelle que soit la vitesse à laquelle la boîte est ramassée.
Puissance
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La puissance est la vitesse à laquelle l’énergie est utilisée ou transmise – la puissance est la quantité d’énergie divisée par le temps qu’il a fallu pour utiliser l’énergie. Son unité est le watt, qui correspond à un joule par seconde d’énergie utilisée. Une scie circulaire consommera une certaine quantité d’énergie pour fonctionner, et la vitesse à laquelle l’énergie est tirée d’une batterie détermine la durée de son énergie stockée.
- P est la puissance moyenne de sortie, mesurée en watts (W)
- ΔEsys est le changement net d’énergie du système en joules (J) – également appelé travail.
- Δt est la durée – combien de temps dure l’utilisation de l’énergie – mesurée en secondes (s)
Multiplier une valeur de puissance et la période de temps pendant laquelle elle est utilisée donne une quantité d’énergie. C’est pourquoi un kilowatt est une unité de puissance mais un kilowattheure (1 kilowatt fois 1 heure) est une unité d’énergie.
Les tâches (comme soulever une boîte) nécessitent une certaine quantité d’énergie (un certain nombre de joules), mais plus la tâche est rapide (plus le Δt est petit), plus elle nécessite de puissance (plus de watts).
Moteurs vs. Réservoirs d’essence
Le moteur d’une voiture détermine la puissance qu’elle peut exercer (il s’agit d’une puissance mécanique souvent évaluée en chevaux, par opposition à la puissance thermique qui est la vitesse à laquelle elle brûle l’essence), tandis que la quantité d’essence dans le réservoir détermine la quantité d’énergie dont le moteur dispose. Plus la quantité d’essence est importante, plus le moteur peut fonctionner longtemps sans manquer d’énergie. Plus le moteur utilise de puissance (par exemple, en conduisant rapidement ou en faisant tourner le moteur pour accélérer), plus l’énergie chimique disponible dans l’essence sera courte. Voici une page sur les astuces pour améliorer l’économie de carburant.
Condensateurs contre batteries
Les condensateurs ont souvent un peu d’énergie qui peut être déchargée assez rapidement. Ce temps court signifie qu’ils peuvent avoir une puissance assez élevée, même avec une faible quantité d’énergie stockée (c’est utile avec les flashs d’appareils photo, par exemple). Les batteries, en revanche, contiennent beaucoup plus d’énergie qu’un condensateur mais déchargent cette énergie beaucoup plus lentement, ce qui signifie qu’elles ont une puissance plus faible.
Une analogie avec les récipients d’eau
L’image 2 montre un mug contenant une petite quantité d’eau versée rapidement et un pichet contenant une plus grande quantité d’eau versée plus lentement. La tasse délivre plus d’eau dans un temps donné, mais la quantité totale d’eau délivrée sera inférieure à celle de la cruche. L’analogie est la suivante : la tasse a une puissance plus élevée, mais une énergie plus faible. La cruche libère de plus petites quantités de liquide pendant une plus longue période. L’analogie se poursuit avec la cruche dont la puissance est plus faible mais l’énergie plus importante. Le mug libère toute son eau (énergie) très rapidement. À l’inverse, la cruche retient beaucoup plus d’eau (énergie), même si elle ne la perd pas rapidement.