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Environnement et Développement Durable Driss ZEJLI Ecole Nationale des Sciences

Environnement et Développement Durable Driss ZEJLI Ecole Nationale des Sciences Appliquées-Kénitra (ENSA-K) SAVOIR? S A V O I R Information S A V O I R Information Connaissance S A V O I R Information Connaissance Intelligence, conscience et sagesse (Edgar Morin) François Rabelais 1483 et 1494 Médecin et écrivain français « Science sans conscience n’est qu’une ruine de l ’âme » Economie Savoir Echange de la rareté Lieu de la non rareté Civilisation industrielle Civilisation du Savoir Frontières étanches entre disciplines scientifiques Civilisation industrielle Civilisation du Savoir Frontières étanches entre disciplines scientifiques Normes de qualité et de performance Civilisation industrielle Civilisation du Savoir Frontières étanches entre disciplines scientifiques Normes de qualité et de performance Contraintes de productivité et de rentabilité à court terme La science était simple quand les savants savaient…, elle est plus complexe aujourd’hui et parfois obscure, alors que les savants ignorent jusqu’à l’étendue de leurs propres connaissances Joël De Rosnay La science était simple quand les savants savaient…, elle est plus complexe aujourd’hui et parfois obscure, alors que les savants ignorent jusqu’à l’étendue de leurs propres connaissances Bonne nouvelle L’hybridation entre les disciplines semble être la grande tendance du moment dans le domaine de la recherche Joël De Rosnay Energie Ecologie Economie Développement durable Lecture de l’histoire de l’homme dans celle de l’énergie Différentes manifestations de l’énergie E N E R G I E Moteur de l’univers Moteur de tous les processus fondamentaux de la nature sur terre Moteur de l’économie mondiale (D. Zejli) Mais comment définir l’énergie et la matérialiser autrement que par ses effets? Richard Philippe Feynman, Prix Nobel (1965) « Il est important de réaliser que, dans la physique d’aujourd’hui, nous n’avons aucune connaissance de ce qu’est l’énergie » (1918 - 1988) Physicien américain (D. Zejli) Le petit Larousse : « L’énergie est la faculté que possède un corps de fournir un travail" Et le travail? C'est le produit d'une force par le déplacement de son point d'application." D'après Le Robert. Et la force? …………. C’est quoi l’énergie? (D. Zejli) Origine du mot énergie Le mot énergie vient du mot latin energia qui vient lui- même du grec : ενεργεια, energeia (en, dans, et ergon, action) qui signifie « force en action » Thomas Young William Rankine 1773 - 1829 1820 - 1872 Physiologiste, physicien et linguiste anglais Ingénieur et physicien écossais Introduction en 1805 du terme énergie en remplacement de l’expression force vive Nouvelle naissance du terme énergie avec l’élaboration de la science qu’il appela énergétique (D. Zejli) C’est quoi l’énergie E N E R G I E Mesure Propriété Et non une entité en soi Plurielle Commodité (D. Zejli) Energie Joule (J) Puissance = Energie/temps Watts (W) 1 W = 1 J/s 1 kWh = 1 kW x 1h = 3,6 MJ Unités de l’énergie et de la puissance 1 kWh permet de faire fondre 10 kg de glace, de porter de 20°C à 100°C la même quantité d’eau, ou d’en faire bouillir 1,5 kg. (la chaleur latente de fusion de la glace est de 333 kJ/kg-1) Unités de l’énergie et de la puissance Chimie et Biologie 1 cal = 4,185 J Microphysique 1 eV = 1,6 . 10−19 J Energie 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 la valeur en divisant par le nombre d’Avogadro NA = 6 × 1023 mol−1 Economie 1 tep = 12 MWh Combustibles fossiles 0,1 kg Fission nucléaire 10 mg uranium naturel, contenant 0,7% d’uranium 235 fissile Fusion nucléaire (Soleil) 5 mg Quantités nécessaires pour produire 1kWh Hydraulique Chute de 10 tonnes d’eau de 40 m Energie Mécanique Thermique Electrique Rayonnante Chimique Formes d’énergie Nucléaire Energies libres Energies stockées (D. Zejli) Production Consommation Transformation X X de l’énergie (D. Zejli) Transformation des énergies libres (Source : B. Wiesenfeld, 2005) Transformation de l’énergie mécanique entre ses deux formes (Source : B. Wiesenfeld, 2005) Transformation entre énergie chimique et énergies libres (Source : B. Wiesenfeld, 2005) La composition des combustibles peut être représentées par la formule générique : C Hy Ox Introduction à la combustion Transformation entre énergie thermique et énergie nucléaire (Source : B. Wiesenfeld, 2005) CHyOx + (1 + y/4 - x/2) O2 —› CO2 + y/2 H2O http://www.energieplus- lesite.be/index.php?id=10981 Introduction à la combustion Pouvoir calorifique Supérieur (PCS) L’énergie calorifique maximum dégagée par la combustion complète d’un kg de combustible Pouvoir calorifique Inférieur(PCI) Il exclut du PCS la chaleur de condensation de l’eau supposée restée à l’état de vapeur à l’issue de la combustion. Energie chimique contenue dans le combustible PCS (kJ/kg) PCI (kJ/kg) Vaporisation de l’eau (~600 kcal ou 2500 kJ/kg) Equivalents énergétiques (http://www.picbleu.fr/page/pouvoir-calorifique-des-combustibles- energies-en-pcs-et-pci) Equivalents énergétiques (Source : Rapport de la Commision des comptes et de l’économie de l’environnement) Equivalents énergétiques Comment a évolué la conception de l’énergie par l’homme depuis l’apparition de celui-ci sur terre? Lecture de l’histoire de l’énergie dans l’histoire de l’homme Wilhelm Ostwald 1853 - 1932 ‘Rôle de l’énergie dans le développement des sociétés’ Chimiste germano- balte (D. Zejli) Développement Technologique Développement Industriel Développement Socio- Economique (D. Zejli) Wilhelm Ostwald 1853 - 1932 ‘L’évolution des civilisations humaines peut être décrite comme une suite de découvertes et d’inventions de moyens de plus en plus performants de contrôle et de maîtrise des sources d'énergie.’ Chimiste germano- balte Lecture de l’histoire de l’énergie dans l’histoire de l’homme (D. Zejli) La trace de l’énergie Lecture de l’histoire de l’énergie dans l’histoire de l’homme La trace de l’énergie Invention des machines Lecture de l’histoire de l’énergie dans l’histoire de l’homme La trace de l’énergie Invention des machines Souci d’alléger le fardeau du travail Lecture de l’histoire de l’énergie dans l’histoire de l’homme (D. Zejli) 20-25% Rendement Puissance : 50-90W 100 W (effort intense) -500.000 ans : Contexte historique de l’énergie Le corps humain est un mécanisme merveilleusement ingénieux mais sa capacité à fournir du travail est très limitée, très dérisoire par rapport aux machines modernes (D. Zejli) Contexte historique de l’énergie C’est parce que l’homme commence à avoir un début de pouvoir sur la nature qu’il tente progressivement de s’y soustraire Contexte historique de l’énergie Bovins : 299-300 W Chevaux : 500 W Développement de l’agriculture Apparition de l’agriculture Première rupture de l’homme avec son environnement Naissance de la pensée économique ~362 av. J.-C. Xénophon Économique est un mot grec qui apparaît comme titre de deux traités, l'un de Xénophon, l'autre d’Aristote Aristote Naissance de la pensée économique ~362 av. J.-C. Xénophon (-430_ -355) Aristote a été le premier à penser l’économie de marché , qui repose sur l’échange ou le troc, par opposition à l’économie traditionnelle, caractérisée par l’aurosuffisance Aristote (-384_-322) Naissance de la pensée économique Aristote a proposé un modèle physique qui restera valable jusqu'au moyen-âge : Début de la science en Grèce La matière est constituée de 4 éléments : la terre, l'eau, l'air et le feu. Ces 4 éléments se distribuent hiérarchiquement autour du centre de l'univers, la terre. Le cinquième élément, l'éther, est le constituant des objets célestes. Il englobe le tout et est en rotation constante et éternelle autour du centre de l'univers. Chez nos antiques grecques, réflexion philosophique et science étaient indissociables et cette cohérence venait en partie de ce que la science de l’époque manquait d’une grande pluralité Début de la science en Grèce Universalité de la science Apparition du moulin à eau et du moulin à vent (D. Zejli) L’usage de la force hydraulique va jouer un rôle essentiel dans la métallurgie qu’il va élever au rang d’une industrie lourde. L’énergie hydraulique permet grâce à l’utilisation de soufflets d’obtenir une meilleur combustion du charbon de bois par un apport régulier d’oxygène. Al jazari Taqi Al Dine en 1551 : «Méthodes sublimes des machines spirituelles » On oublie trop souvent que la période de l’âge d’or de la civilisation arabo-islamique a été l’une des plus grandes périodes de progrès techniques de l’histoire Contexte historique de l’énergie L’Énergie et les transformations technologiques dans la révolution industrielle L'Éolipyle d'Héron d'Alexandrie Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796 – 1832) Physicien et ingénieur français L’Énergie et les transformations technologiques dans la révolution industrielle ‘Naissance de la thermodynamique L’Énergie et les transformations technologiques dans la révolution industrielle La question dont est née la thermodynamique ne concerne pas la nature de la chaleur ou de son action sur les corps mais l’utilisation de cette action. Il s’agit de savoir sous quelles conditions la chaleur produit de l’énergie mécanique, c’est-à-dire peut faire tourner un moteur. (D. Zejli) L’Énergie et les transformations technologiques dans la révolution industrielle L’énergie ne peut être ni créée, ni détruite, mais seulement transformée d’un système à un autre et d’une forme d’énergie à une autre ‘Le premier principe de la thermodynamique : Julius Robert Mayer, 1842 : 1814 - 1878 Médecin et physicien allemand (D. Zejli) L’Énergie et les transformations technologiques dans la révolution industrielle Quand on parle de la conservation de l’énergie, on commet sur cette expression un contresens. Quand le physicien affirme que ce qui se conserve, c’est l’énergie totale, uploads/Philosophie/ cours-environnement-et-developpement-durable-pdfdrive.pdf