Comparer énergie utile et rendement d’un dispositif

01Comprendre

Le rendement compare l’énergie utile à l’énergie reçue : η = E utile/E reçue. Pour un dispositif fonctionnant à puissance constante pendant une même durée, on peut aussi utiliser η = P utile/P reçue. Le rendement est sans unité ; il s’exprime entre zéro et un, ou en pourcentage pour un dispositif correctement délimité.

Toute énergie qui ne correspond pas à l’effet recherché n’est pas nécessairement détruite : elle est transférée sous d’autres formes, souvent thermiques. Il faut préciser ce qui est utile pour l’usage considéré. Dans une chaîne de conversions, les rendements se multiplient lorsque l’énergie utile d’une étape alimente la suivante.

02La méthode

Définis le système et les transferts à son entrée et à sa sortie. Mets les données dans des unités compatibles. Calcule le rapport utile/reçu, puis évalue sa cohérence. Si plusieurs appareils fonctionnent en série, applique le rendement à l’énergie disponible à chaque étape, plutôt que d’additionner les pourcentages.

03Un exemple

Un moteur reçoit 500 J d’énergie électrique et fournit 350 J d’énergie mécanique utile. Son rendement vaut 350/500 = 0,70, soit 70 %. Si un mécanisme suivant a un rendement de 80 %, l’énergie finale utile vaut 500 × 0,70 × 0,80 = 280 J.

04Éviter une erreur fréquente

Un résultat supérieur à 100 % signale souvent une inversion du rapport ou l’oubli d’une entrée d’énergie dans le système.

05À toi de jouer

Deux étapes de rendements 0,8 et 0,5 donnent quel rendement global ?

Correction : 0,40. Les rendements se multiplient : 0,8 × 0,5 = 0,40.