Terminale STI2D

L'énergie chimique

I - Piles, accumulateurs

⇨ Une pile en fonctionnement consomme ses réactifs jusqu'à leur épuisement. Les piles ont donc une durée de vie limitée, liée à la quantité de réactifs chimiques présents à l'intérieur. Le fonctionnement d'une pile est irréversible.

Les accumulateurs mettent en jeu des réactions chimiques réversibles, c'est-à-dire qui fonctionnement dans les deux sens. Lors de la décharge, il transforme spontanément l'énergie chimique en énergie électrique. Lors de la charge, le générateur extérieur force les électrons à circuler afin de reformer les réactifs et donc de transformer l'énergie électrique en énergie chimique. Un accumulateur, contrairement à une pile, a la capacité de reformer ses réactifs lorsqu'on le recharge en électricité.

II - Conversion d'énergie chimique en énergie électrique.

⇨ En décharge, une pile ou un accumulateurs, convertit l'énergie chimique (énergie absorbée) en énergie électrique (énergie utile).

\[ { η=\dfrac{E_{u}}{E_{abs}}=\dfrac{ΔE_{électrique}}{ΔE_{chimique}} } \]

Dans le cas d'un convertisseur parfait \(η=1\), donc \(ΔE_{électrique}=ΔE_{chimique}\)

or \(ΔE_{électrique}=P×Δt\)

\(ΔE=U×I×Δt\)

et \(Q=I×Δt\)

On en déduit alors que

\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { ΔE=U×Q } \]

où \(ΔE\) est l'énergie totale stockée exprimée en \(J\) ;
\(U\) est la tension à vide en \(V\) ;
\(Q\) est la capacité de la batterie d'accumulateurs ou d'une pile exprimée en \(C\).

A noter que :
\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { 1 Ah=3600 C } \]

Pour un convertisseur réel \(η<1\) ; de l'énergie thermique est perdue lors de la conversion ce que l'on constate par un échauffement de la pile ou de la batterie.