2 - LES MULTIPLES VISAGES DE L’ÉNERGIE
Roger BALIAN
On rappelle, dans la perspective des applications, les principes physiques fondamentaux
associés au concept d’énergie : premier principe et deuxième principe de la thermodynamique, dynamique des processus irréversibles, hiérarchie des interactions élémentaires. On
examine leurs conséquences sur les questions d’énergétique en comparant les formes courantes de l’énergie du point de vue de leur concentration, de leur dégradation et de leur
stockage. On insiste sur les valeurs caractéristiques des grandeurs en jeu.
2.1 Conséquences énergétiques des principes fondamentaux
14
2.2 Comparaisons
29
Annexe - L’élaboration du concept d’énergie
34
Ce chapitre introductif a pour but de mettre en évidence l’éclairage apporté par la
physique sur les questions énergétiques. En deux siècles, l’énergie a envahi notre
vie quotidienne, facilitant les transports, l’industrie, le chauffage ou les multiples
usages domestiques de l’électricité. Les problèmes économiques, sanitaires, géopolitiques, technologiques qu’elle pose font la une des journaux. Pourtant, le discours sur l’énergie gagnerait en pertinence s’il s’appuyait mieux sur les données
scientifiques qui sous-tendent sa « production » et son emploi, et qui sont trop fréquemment ignorées par les médias ou par les politiciens. Le physicien s’irrite souvent devant des affirmations simplistes en contradiction avec des ordres de grandeur qui devraient être connus de tous. Il est vrai que le concept d’énergie est l’un
des plus abstraits et des plus multiformes de la science et qu’il ne date que d’un
siècle et demi ; ceci explique sans doute pourquoi l’enseignement n’est pas encore
parvenu à rendre familières des notions de physique fondamentale qui sont essentielles à la formation du citoyen, dans un monde où l’énergie est omniprésente.
Comme on le voit en consultant dictionnaires ou encyclopédies, l’énergie ne peut
être définie qu’indirectement. Bien qu’elle soit liée aux propriétés de la matière,
c’est un objet mathématique abstrait. Nécessaire à une formulation précise du
premier principe de la thermodynamique, elle apparaît à l’échelle microscopique
comme une grandeur dynamique. Il s’agit d’une quantité que l’on peut associer à
tout système et qui est fonction des divers paramètres caractérisant l’état de celuici à l’instant considéré ; elle dépend en particulier des positions et vitesses des
Roger BALIAN
On rappelle, dans la perspective des applications, les principes physiques fondamentaux
associés au concept d’énergie : premier principe et deuxième principe de la thermodynamique, dynamique des processus irréversibles, hiérarchie des interactions élémentaires. On
examine leurs conséquences sur les questions d’énergétique en comparant les formes courantes de l’énergie du point de vue de leur concentration, de leur dégradation et de leur
stockage. On insiste sur les valeurs caractéristiques des grandeurs en jeu.
2.1 Conséquences énergétiques des principes fondamentaux
14
2.2 Comparaisons
29
Annexe - L’élaboration du concept d’énergie
34
Ce chapitre introductif a pour but de mettre en évidence l’éclairage apporté par la
physique sur les questions énergétiques. En deux siècles, l’énergie a envahi notre
vie quotidienne, facilitant les transports, l’industrie, le chauffage ou les multiples
usages domestiques de l’électricité. Les problèmes économiques, sanitaires, géopolitiques, technologiques qu’elle pose font la une des journaux. Pourtant, le discours sur l’énergie gagnerait en pertinence s’il s’appuyait mieux sur les données
scientifiques qui sous-tendent sa « production » et son emploi, et qui sont trop fréquemment ignorées par les médias ou par les politiciens. Le physicien s’irrite souvent devant des affirmations simplistes en contradiction avec des ordres de grandeur qui devraient être connus de tous. Il est vrai que le concept d’énergie est l’un
des plus abstraits et des plus multiformes de la science et qu’il ne date que d’un
siècle et demi ; ceci explique sans doute pourquoi l’enseignement n’est pas encore
parvenu à rendre familières des notions de physique fondamentale qui sont essentielles à la formation du citoyen, dans un monde où l’énergie est omniprésente.
Comme on le voit en consultant dictionnaires ou encyclopédies, l’énergie ne peut
être définie qu’indirectement. Bien qu’elle soit liée aux propriétés de la matière,
c’est un objet mathématique abstrait. Nécessaire à une formulation précise du
premier principe de la thermodynamique, elle apparaît à l’échelle microscopique
comme une grandeur dynamique. Il s’agit d’une quantité que l’on peut associer à
tout système et qui est fonction des divers paramètres caractérisant l’état de celuici à l’instant considéré ; elle dépend en particulier des positions et vitesses des