Énergie vs puissance

Figure 1 : Soulever une boîte nécessite une quantité spécifique d'énergie, quelle que soit la vitesse à laquelle la boîte est soulevée. Soulever plus rapidement changera la quantité de puissance mais pas la quantité d'énergie.

L'énergie et la puissance sont étroitement liées mais ne sont pas la même quantité physique. L'énergie est la capacité à provoquer un changement ; la puissance est la vitesse à laquelle l'énergie est déplacée, ou utilisée.

Énergie

article principal

L'énergie est la capacité de créer un changement, par exemple en créant un mouvement. Les tâches (comme soulever une boîte) nécessitent une certaine quantité d'énergie pour être accomplies. Une pile contient une certaine quantité d'énergie, tout comme une quantité donnée de combustible, comme la nourriture.

L'unité de base de l'énergie est le joule. Cela signifie qu'une tâche, comme soulever une boîte dans la figure 1, nécessite un certain nombre de joules, quelle que soit la vitesse à laquelle la boîte est soulevée.

Puissance

article principal

La puissance est la vitesse à laquelle l'énergie est utilisée ou transmise - la puissance est la quantité d'énergie divisée par le temps qu'il a fallu pour utiliser cette énergie. Son unité est le watt, qui correspond à un joule par seconde d'énergie utilisée. Une scie circulaire consomme une certaine quantité d'énergie pour fonctionner, et la rapidité avec laquelle l'énergie est tirée d'une pile détermine la durée de vie de l'énergie stockée.

[math]\displaystyle{ P = \frac{\Delta E_{sys}}{\Delta t} }[/math]

• P est la puissance moyenne de sortie, mesurée en watts (W)

• ΔE_sys est le changement net d'énergie du système en joules (J) - également connu sous le nom de travail.

• Δt est la durée - combien de temps la consommation d'énergie dure - mesurée en secondes (s)

La multiplication d'une valeur de puissance et de la période de temps pendant laquelle elle est utilisée donne une quantité d'énergie. C'est pourquoi le kilowatt est une unité de puissance mais le kilowattheure (1 kilowatt fois 1 heure) est une unité d'énergie.

Les tâches (comme soulever une boîte) nécessitent une certaine quantité d'énergie (un certain nombre de joules), mais plus la tâche est effectuée rapidement (plus le Δt est petit), plus elle nécessite de puissance (plus de watts).

Moteurs vs. réservoirs de carburant

Le moteur d'une voiture détermine la puissance qu'il peut exercer (il s'agit d'une puissance mécanique souvent exprimée en chevaux, par opposition à la puissance thermique qui est la vitesse à laquelle il brûle l'essence), tandis que la quantité d'essence dans le réservoir détermine la quantité d'énergie dont le moteur dispose. Plus la quantité d'essence est abondante, plus le moteur peut fonctionner longtemps sans manquer d'énergie. Plus le moteur utilise de puissance (par exemple, en conduisant vite ou en faisant tourner le moteur pour accélérer rapidement), plus la durée de l'énergie chimique disponible dans l'essence est courte. Voici une page sur les astuces pour améliorer l'économie de carburant.

Condensateurs vs. piles

Les condensateurs ont souvent une petite quantité d'énergie qui peut être déchargée assez rapidement. Ce court laps de temps signifie qu'ils peuvent avoir une puissance assez élevée, même avec une faible quantité d'énergie stockée (ceci est utile avec les flashs d'appareils photo, par exemple). Par contre, les piles contiennent beaucoup plus d'énergie qu'un condensateur, mais se déchargent beaucoup plus lentement, ce qui signifie qu'elles ont une puissance plus faible.

Une analogie avec des récipients d'eau

Figure 2. La tasse étiquetée « Puissance » a un taux plus élevé. La cruche étiquetée « Énergie » contient plus d'eau. Cette image représente la différence entre l'énergie et la puissance. Les deux ont de l'eau et un débit.

La figure 2 montre une tasse avec une petite quantité d'eau versée rapidement et une cruche contenant une plus grande quantité d'eau versée plus lentement. La tasse fournit plus d'eau en un temps donné, mais la quantité totale d'eau fournie sera inférieure à celle de la cruche. Par analogie, la tasse est plus puissante, mais moins énergique. La cruche libère de plus petites quantités de liquide pendant une plus longue période de temps. L'analogie se poursuit avec la cruche dont la puissance est plus faible mais l'énergie plus élevée. La tasse libère toute son eau (énergie) très rapidement. À l'inverse, la cruche contient beaucoup plus d'eau (énergie), même si elle ne la perd pas rapidement.