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Roger BALIAN
UNITÉS
Ces bilans ne peuvent être effectués de façon quantitative que si toutes les formes
d’énergie sont mesurées avec la même unité. En principe, on ne devrait utiliser que
le joule, unité légale du système international (SI). L’énergie cinétique d’une masse
de 1 kg lancée à la vitesse de 1 m/s vaut 0,5 J. En soulevant de 1 m au-dessus du
sol une masse de 1 kg, on lui fournit un travail d’environ 9,8 J.
Dans la pratique, on continue à employer d’autres unités que la tradition a imposées
au gré des besoins. Le kilowattheure (1 kWh = 3600 kJ) est adapté aux usages
domestiques, en particulier à la fourniture d’électricité ; afin de faciliter les comparaisons, le gaz, lui aussi, n’est plus facturé en France en mètre cube, mais en kilowattheure. Il serait souhaitable, pour permettre au public de mieux apprécier le prix
de l’essence et le pouvoir énergétique de ses diverses variétés, de facturer également celle-ci non au litre mais au kilowattheure (la combustion de 1 L dégage environ 12 kWh de chaleur).
Les chimistes et physiologistes utilisent encore trop souvent l’ancienne unité de
chaleur, la kilocalorie (ou Calorie), non-légale, qui est la quantité de chaleur à fournir à 1 kg d’eau pour l’échauffer de 1 K ; sa valeur, 1 kcal = 4185 J = 1,2 Wh, a été
mesurée au XIX
e siècle lorsqu’on a établi l’équivalence du travail et de la chaleur.
La microphysique a besoin d’unités d’énergie beaucoup plus petites. L’unité adaptée aux phénomènes de physique atomique ou de physique des solides est l’électronvolt, énergie acquise par un électron lorsque son potentiel électrique diminue
de 1 V ; la charge d’une mole d’électrons étant de 96 500 C, on trouve en divisant
par le nombre d’AVOGADRO N A = 6 ×10
23 mol
–1 que 1 eV = 1,6 ×10
–19 J. En physique
nucléaire et en physique des particules, on utilise les multiples de 10
3 en 10
3 de
l’électronvolt : keV, MeV, GeV, TeV. La mécanique quantique associe fréquences
et énergies selon la relation E = hν ; un photon au milieu du visible (λ = 0,6 mm) a
une fréquence de 0,5 ×10
15 Hz, donc une énergie de 2,1 eV. La relation d’EINSTEIN
E = mc
2 fait correspondre à la masse de l’électron une énergie de 0,511 MeV, ou
encore à une masse de 1 μg une énergie de 25 kWh.
Enfin, les économistes et les médias ont malheureusement imposé une unité
d’énergie scientifiquement aberrante, la tonne équivalent pétrole (tep ou toe en
américain), ainsi que la tonne équivalent charbon (1 tec = 0,7 tep). Il s’agit de la
quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole, soit 1 tep =
12 MWh ; ce chiffre est approximatif car il dépend de la qualité du pétrole. De plus,
les conventions internationales, adoptées par la France en 2002, font intervenir
simultanément plusieurs facteurs de conversion pour la traduction en tep des énergies électriques. En ce qui concerne les consommations et les échanges internationaux, la situation est simple : on utilise le facteur ci-dessus, soit 1 MWh = 0,086 tep.
Cependant, pour la production d’énergie électrique, on emploie trois facteurs de
conversion différents, selon la nature de la source et son rendement. Pour les centrales nucléaires, dont le rendement moyen est de 33%, la production de 1 MWh
Roger BALIAN
UNITÉS
Ces bilans ne peuvent être effectués de façon quantitative que si toutes les formes
d’énergie sont mesurées avec la même unité. En principe, on ne devrait utiliser que
le joule, unité légale du système international (SI). L’énergie cinétique d’une masse
de 1 kg lancée à la vitesse de 1 m/s vaut 0,5 J. En soulevant de 1 m au-dessus du
sol une masse de 1 kg, on lui fournit un travail d’environ 9,8 J.
Dans la pratique, on continue à employer d’autres unités que la tradition a imposées
au gré des besoins. Le kilowattheure (1 kWh = 3600 kJ) est adapté aux usages
domestiques, en particulier à la fourniture d’électricité ; afin de faciliter les comparaisons, le gaz, lui aussi, n’est plus facturé en France en mètre cube, mais en kilowattheure. Il serait souhaitable, pour permettre au public de mieux apprécier le prix
de l’essence et le pouvoir énergétique de ses diverses variétés, de facturer également celle-ci non au litre mais au kilowattheure (la combustion de 1 L dégage environ 12 kWh de chaleur).
Les chimistes et physiologistes utilisent encore trop souvent l’ancienne unité de
chaleur, la kilocalorie (ou Calorie), non-légale, qui est la quantité de chaleur à fournir à 1 kg d’eau pour l’échauffer de 1 K ; sa valeur, 1 kcal = 4185 J = 1,2 Wh, a été
mesurée au XIX
e siècle lorsqu’on a établi l’équivalence du travail et de la chaleur.
La microphysique a besoin d’unités d’énergie beaucoup plus petites. L’unité adaptée aux phénomènes de physique atomique ou de physique des solides est l’électronvolt, énergie acquise par un électron lorsque son potentiel électrique diminue
de 1 V ; la charge d’une mole d’électrons étant de 96 500 C, on trouve en divisant
par le nombre d’AVOGADRO N A = 6 ×10
23 mol
–1 que 1 eV = 1,6 ×10
–19 J. En physique
nucléaire et en physique des particules, on utilise les multiples de 10
3 en 10
3 de
l’électronvolt : keV, MeV, GeV, TeV. La mécanique quantique associe fréquences
et énergies selon la relation E = hν ; un photon au milieu du visible (λ = 0,6 mm) a
une fréquence de 0,5 ×10
15 Hz, donc une énergie de 2,1 eV. La relation d’EINSTEIN
E = mc
2 fait correspondre à la masse de l’électron une énergie de 0,511 MeV, ou
encore à une masse de 1 μg une énergie de 25 kWh.
Enfin, les économistes et les médias ont malheureusement imposé une unité
d’énergie scientifiquement aberrante, la tonne équivalent pétrole (tep ou toe en
américain), ainsi que la tonne équivalent charbon (1 tec = 0,7 tep). Il s’agit de la
quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole, soit 1 tep =
12 MWh ; ce chiffre est approximatif car il dépend de la qualité du pétrole. De plus,
les conventions internationales, adoptées par la France en 2002, font intervenir
simultanément plusieurs facteurs de conversion pour la traduction en tep des énergies électriques. En ce qui concerne les consommations et les échanges internationaux, la situation est simple : on utilise le facteur ci-dessus, soit 1 MWh = 0,086 tep.
Cependant, pour la production d’énergie électrique, on emploie trois facteurs de
conversion différents, selon la nature de la source et son rendement. Pour les centrales nucléaires, dont le rendement moyen est de 33%, la production de 1 MWh