ÉNERGIELa notion

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Dans toutes les transformations variées qui sont étudiées en physique, la notion d'énergie joue un rôle fondamental. Elle apparaît d'abord en mécanique, où elle signifie capacité de travail.

La première forme d'énergie définie est le travail mécanique : produit scalaire d'une force et d'un déplacement. Un système mécanique pouvant fournir du travail contient du travail en réserve, c'est-à-dire de l'énergie : potentielle, si elle est due à la position des constituants du système dans l'espace ; cinétique, si le corps est en mouvement (pour mouvoir un bateau à voile, on utilise l'énergie cinétique des masses d'air en mouvement).

La loi de conservation de l'énergie domine la physique. Cette loi est vérifiée dans les phénomènes purement mécaniques pour la somme de l'énergie potentielle et de l'énergie cinétique. Cependant, elle semble mise en défaut chaque fois qu'il y a frottement et apparition de chaleur. Pour conserver l'énergie totale d'un système, il faut lui ajouter la quantité de chaleur reçue. La chaleur apparaît alors comme une forme de l'énergie. La thermodynamique étudie plus particulièrement les transformations de chaleur en travail et réciproquement. En réalité, la chaleur n'est pas autre chose que l'énergie cinétique d'agitation des particules qui composent le système. Mais cette agitation est désordonnée. La différence entre chaleur et travail est expliquée par la mécanique statistique ; celle-ci permet de définir une fonction qui mesure le « désordre » d'un état macroscopique d'un système, l'entropie.

Enfin, dans les réactions nucléaires, les énergies mises en jeu sont considérables et l'on constate que la masse des particules (au sens classique) n'est pas conservée. La théorie de la relativité a introduit le concept d'équivalence masse-énergie (E = mc2) et a permis de satisfaire encore au principe de conservation de l'énergie.

La notion d'énergie est éclairée sous un jour nouveau par la mécan [...]

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  • : ancien directeur du laboratoire de physique de l'École normale supérieure

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Pour citer l’article

Julien BOK, « ÉNERGIE - La notion », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/