Ordres de grandeur d'énergie

quantités d'énergies de très petites à très grandes associées à des phénomènes mettant en jeu ces niveaux d'énergie

La liste suivante décrit les différents ordres de grandeur énergétiques situés entre 10−52 et 1070 joules.

Exemples de valeurs d'énergieModifier

Liste des ordres de grandeur pour l'énergie
Facteur
(J)
Multiple Valeur Exemple
10−33 1,602 × 10−31 J 1 peV (picoélectron-volt)
3,0 × 10−31 J
1,8 peV
l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à la température la plus basse atteinte (10−12 K) : le niveau d'énergie atteint le plus bas.
...
10−24 1 yoctojoule (yJ) 1,5 × 10−23 J
0,093 meV
l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à l'endroit le plus froid connu, la Nébuleuse du Boomerang (température 1 K).
1,602 × 10−22 J 1 meV
10−21 1 zeptojoule (zJ) 4,37 × 10−21 J
0,0273 eV
l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à température ambiante.
1,602 × 10−19 J 1 électron-volt (eV)
1,602 × 10−19 J l'énergie cinétique moyenne d'une molécule à 11 300 °C.
2,7–5,2 × 10−19 J l'intervalle d'énergie des photons de la lumière visible.
10−18 1 attojoule (aJ) 5,0 × 10−18 J
50 eV
limite supérieure de la masse-énergie d'un neutrino électronique.
10−15 1 femtojoule (fJ) 5,0 × 10−14 J
500 000 eV
limite supérieure de la masse-énergie d'un neutrino muonique.
5,1 × 10−14 J
511 000 eV
la masse-énergie d'un électron.
1,602 × 10−13 J
1 000 000 eV
1 MeV
10−12 1 picojoule (pJ) 3,2 × 10−11 J
200 MeV
l'énergie totale émise dans la fission d'un noyau de 235U (en moyenne).
3,5 × 10−11 J
210 MeV
l'énergie totale émise dans la fission d'un noyau de 239Pu (en moyenne).
1,5 × 10−10 J
940 MeV
la masse-énergie d'un proton, au repos.
1,602 × 10−10 J 1 GeV, (1 000 MeV)
10−9 1 nanojoule (nJ) 8 × 10−9 J
50 GeV
l'énergie initiale opérationnelle par faisceau de l'accélérateur de particules du CERN, le Grand collisionneur électron-positron (1983).
1,3 × 10−8 J
80,411 GeV
la masse-énergie d'un boson W, au repos.
4,3 × 10−8 J
270 GeV
l'énergie initiale opérationnelle par faisceau de l'accélérateur de particules du CERN Super Proton Synchrotron atteinte en 1981.
10−7 J 1 erg, 1 TeV (1 000 GeV)
1,602 × 10−7 J
1 TeV
environ l'énergie cinétique d'un moustique volant [CERN LHC website].
10−6 microjoule (μJ) 1,602 × 10−4 J 1 000 TeV
2 × 10−4 J
1 250 TeV
le niveau d'énergie de collision prévu du Large Hadron Collider construit au CERN (2005) pour les ions lourds (noyaux de plomb).
100 joule (J) J l'énergie requise pour soulever une petite pomme (102 g) d'un mètre, à la surface de la Terre.

1 joule est égal à :

4,184 J 1 calth (calorie thermochimique, petite calorie)
4,186 8 J 1 calIT (calorie de la Table Internationale, petite calorie)
J
5 × 1019 eV
la limite GZK pour l'énergie d'un rayon cosmique.
12 J énergie délivrée par le flash d'un appareil photo amateur (condensateur de 220 µF, 330 V)
48 J
3 × 1020 eV
le rayon cosmique le plus énergétique jamais détecté (voir Zetta-particule).
90 J l'énergie cinétique d'une balle de tennis (masse 58 g) lors d'un service à 200 km/h[1].
142 J l'énergie cinétique d'une balle standard de.22 Long Rifle (balle en plomb de 2,6 grammes propulsée à 330 mètres par seconde).
103 kilojoule (kJ) 1 000 J l'énergie nécessaire à un enfant (30 kg) pour monter un étage (un peu plus de trois mètres).
1 055 J 1 BTU (British thermal unit)
1 250 J l'énergie dégagée à l'impact par un rugbyman de (100 kg) lancé à 5 m/s (18 km/h)
1 360 J l'énergie reçue du Soleil, au sommet de l'atmosphère terrestre, par un mètre carré en une seconde. (constante solaire)
1 767 J l’énergie cinétique d'une balle de 5,56 × 45 mm Otan.
3 600 J Wh (0,001 kWh)
4 184 J l'énergie dégagée par l'explosion d'un gramme de TNT.
4 186 J 1 kcal (énergie requise pour réchauffer un kilogramme d'eau d'un 1 degré Celsius
1 calorie de nourriture).
8 640 J
2,4 Wh
l'énergie stockée dans une pile bâton LR06 AA rechargeable (1,2 V 2000 mAh).
104 10 kJ 1,7 × 104 J
énergie dégagée par le métabolisme d'un gramme de sucre ou de protéine.
3,8 × 104 J
énergie dégagée par le métabolisme d'un gramme de matière grasse.
44 130 J une puissance d'un cheval-vapeur appliquée pendant une minute.
5,0 × 104 J énergie dégagée par la combustion d'un gramme d'essence.
60 000 J une puissance d'un kilowatt appliquée pendant une minute.
105 100 kJ 480 000 J = 133 Wh énergie mécanique produite pendant une heure, par un cycliste à une vitesse approximative de 25 km/h.

(env. 1/100 d'un kilogramme d'essence pour 25 km, à comparer avec la consommation réelle d'un cyclomoteur).

600 000 J l'énergie cinétique d'une voiture de 1 000 kg à la vitesse de 125 km/h.
735 500 J une puissance de 100 chevaux-vapeur appliquée pendant dix secondes.
106 mégajoule (MJ) 106 J
MJ
239 kcal
la valeur énergétique de portions alimentaires telles que : une barre de 40 g de Chocolat noir amer, ou 67 g de riz complet cru, ou 266 g de riz blanc cuit à l'eau, ou 100 g de pain «courant français», ou 300 g de pomme de terre, ou 1,6 kg de concombre.
1 728 000 J
480 Wh
l'énergie stockée dans une batterie de voiture courante (12 V, 40 Ah).

l'énergie d'un bâton de dynamite d'environ 250g

2 647 796 J
736 Wh
une puissance d'un cheval-vapeur appliquée pendant une heure.
3 600 000 J kWh (kilowatt-heure)=travail mécanique pour élever 100 kg de 3 600 mètres (activité sportive athlétique) ou énergie cinétique d'un obus de 7,2 kg à la vitesse de 1 000 m/s.
4,184 × 106 J énergie dégagée par l'explosion d'un kilogramme de TNT.
6,3 × 106 J
1 500 kcal
une valeur souvent recommandée pour l'énergie nutritionnelle d'une femme ne faisant pas d'activité sportive par jour (2 000 kcal = 8,4 × 106 J pour les hommes).
107 10 MJ 2,65 × 107 J une puissance de dix chevaux-vapeur appliquée pendant une heure.
4,18 × 107 J
11,6 kWh
énergie requise pour :
  • chauffer un cumulus de 200 litres (élever la température de 200 litres d'eau de 15 à 65 degrés Celsius)[2].
  • 44 jours d'éclairage, 24/24h. (une lampe de 11 W allumée pendant 1 054 heures)[3].
4,8 × 107 J énergie dégagée par la combustion d'un kilogramme d'essence.
108 100 MJ 1,055 × 108 J un therm (EC) (100 000 BTU)
109 1 gigajoule (GJ) 1,5 × 109 J l'énergie d'un éclair moyen.
1,8 × 109 J
490 kWh
l'énergie contenue dans un réservoir moyen (50 litres) d'essence.
1,956 × 109 J l’énergie de Planck.
3,2 × 109 J
900 kWh
l'énergie utilisée annuellement par un sèche-linge a évacuation.
3,6 × 109 J 1 000 kWh
4,184 × 109 J l'énergie dégagée par l'explosion d'une tonne de TNT.
1010 10 GJ 1,8 × 1010 J
5 000 kWh
Objectif de consommation annuelle d'énergie pour un Bâtiment de basse consommation, en France, de 100 m2 (50 kWh/(m2 ⋅ an)).
4,187 × 1010 J 1 TEP (tonne d'équivalent pétrole)
7,2 × 1010 J l'énergie consommée annuellement par une automobile moyenne aux États-Unis en 2000.
8,6 × 1010 J 86 400 MJ : Énergie consommée par notre avion le plus gros porteur durant une heure de vol en palier (*4 pour décoller) en 2012.
1011 100 GJ 1,16 × 1011 J L'énergie d'un kilomètre cube d'air se déplaçant à 50 km/h.
1012 térajoule (TJ) 2,9 × 1012 J L'énergie d'un kilomètre cube d'air se déplaçant à 250 km/h (ouragan).
3,6 × 1012 J 1 000 000 kWh, ou 0,001 TWh
4,184 × 1012 J l'énergie dégagée par l'explosion d'une kilotonne de TNT.
4,5 × 1012 J l'énergie cinétique d'un kilogramme de matière à 1 % de la vitesse de la lumière
1013 10 TJ 6,3 × 1013 J l'énergie dégagée par le bombardement d'Hiroshima.
9,0 × 1013 J la masse-énergie totale théorique d'un gramme de matière.
1014 100 TJ 3,24 × 1014 J
90 GWh
la production annuelle d'électricité au Togo.
1015 pétajoule (PJ) 3,6 × 1015 J TWh
4,184 × 1015 J l'énergie dégagée par l'explosion d'une mégatonne de TNT.
1016 10 PJ 1016 J l'énergie de formation d'un cratère d'impact correspondant à une météorite de dix mille tonnes.
3,03 × 1016 J
8,403 TWh
la consommation électrique au Zimbabwe en 1998.
4,14 × 1016 J
11,5 TWh
les pertes d'énergie électrique en France en 2009. (liées au transport de l'électricité) RTE
9,0 × 1016 J la masse-énergie totale théorique d'un kilogramme de matière.
1017 100 PJ 1,74 × 1017 J l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une seconde.
1,5 × 1017 J l'énergie estimée dégagée par l'éruption du Krakatoa.
2,5 × 1017 J l'énergie dégagée par la plus puissante bombe nucléaire jamais testée, la bombe Tsar Bomba.
4 × 1017 J
111 TWh
la consommation électrique de la Norvège en 1998.
5,5 × 1017 J l'énergie cinétique d'un kilogramme de matière à 99 % de la vitesse de la lumière.
1018 1 exajoule (EJ) 3,6 × 1018 J 1 PWh = 1 000 TWh
1019 1,04 × 1019 J l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une minute.
1,339 × 1019 J
3 719,5 TWh
la production totale d'énergie électrique aux États-Unis en 2001.
1,6 × 1019 J l'équivalent énergétique de l’alimentation annuelle d'une population mondiale de 7 milliards d'êtres humains sur la base d'un apport nutritionnel journalier de 1 500 kcal.
9,0 × 1019 J la masse-énergie totale théorique d'une tonne de matière.
1020 1,05 × 1020 J l'énergie consommée par les États-Unis en une année (2001).
1,33 × 1020 J l'énergie dégagée par le tremblement de terre de l'Océan Indien en 2004.
4,26 × 1020 J l'énergie consommée dans le monde en une année (2001).
6,2 × 1020 J l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en une heure.
1021 1 zettajoule (ZJ) 3,6 × 1021 J 1 EWh = 1 000 000 TWh
6,0 × 1021 J l'énergie (potentielle) des réserves de gaz naturel estimées dans le monde (2003).
7,4 × 1021 J l'énergie (potentielle) des réserves de pétrole estimées dans le monde (2003).
1022 1,5 × 1022 J l'énergie totale du Soleil qui atteint la Terre en 24 heures.
2 × 1022 J l'énergie (potentielle) des réserves de charbon estimées dans le monde (2003).
3,9 × 1022 J l'énergie (potentielle) des réserves de l'énergie fossile estimées dans le monde (2003).
1023 5,0 × 1023 J l'énergie estimée dégagée par l'impact du Chicxulub.
1024 1 yottajoule (YJ) 3,6 × 1024 J 1 ZWh = 1 000 000 000 TWh.
3,827 × 1026 J l'énergie dégagée par le Soleil en une seconde.
1027 3,6 × 1027 J 1 YWh = 1012 TWh
2,30 × 1028 J l'énergie dégagée par le Soleil en une minute.
1029 2,11 × 1029 J Énergie cinétique de rotation de la terre sur son axe.
1030 3,6 × 1030 J 1000 YWh = 1015 TWh
3,0 × 1031 J l'énergie (potentielle) des réserves exploitables estimées dans le monde en uranium 238 (2003).
2,4 × 1032 J l'énergie de liaison gravitationnelle de la Terre.
1033 2,7 × 1033 J l'énergie cinétique de la Terre sur son orbite solaire.
3,6 × 1033 J 1018 TWh
1,2 × 1034 J l'énergie dégagée par le Soleil en une année.
1036 3,6 × 1036 J 1021 TWh
1,2 × 1037 J l'énergie dégagée par le Soleil en un millénaire.
1039 1,2 × 1040 J l'énergie dégagée par le Soleil en un million d'années.
5,37 × 1041 J la masse-énergie totale théorique de la masse de la Terre.
6,9 × 1041 J l'énergie de liaison gravitationnelle du Soleil.
1042 1044 J l'énergie dégagée par une supernova ordinaire.
1045 1045 J l'énergie dégagée par une supernova de type la, par une kilonova, ou par une supernova à production de paires.
1046 1046 J l'énergie dégagée par une hypernova typique.
1047 1047 J l'énergie dégagée par un sursaut gamma.
1,8 × 1047 J la masse-énergie totale théorique de la masse du Soleil.
...
1058 4 × 1058 J la masse-énergie totale de la matière « visible » de la Galaxie.
1059 1 × 1059 J toute la masse-énergie de la Galaxie (incluant la matière noire).
...
1069 1045 YJ 2 × 1069 J la masse-énergie totale théorique de l'Univers observable (le niveau d'énergie le plus grand connu).

Ordres de grandeur en mégatonnes de TNTModifier

  • la première bombe nucléaire testée sur le site test d'Alamogordo eut un rendement de 18,6 kilotonnes de TNT (Rhodes, page 677), ou approximativement 78 térajoules.
  • La bombe Little Boy lancée sur Hiroshima eut un rendement d'approximativement 13 kilotonnes de TNT (54 TJ). Ainsi, une mégatonne de TNT est équivalente à globalement 77 bombes d'Hiroshima. La bombe Fat Man, lancée sur Nagasaki, a dégagé ~20 kilotonnes de TNT = 84 TJ.
  • Une bombe H actuelle a un rendement d'environ 1 mégatonne de TNT.
  • L'arme nucléaire la plus puissante qui ait explosé était la bombe soviétique baptisée Tsar Bomba, qui a fourni en 1961 un rendement de 50 à 60 mégatonnes de TNT (210 PJ). L'arme nucléaire la plus puissante jamais produite était une version de cette bombe qui aurait fourni un rendement de supérieur à 100 mégatonnes de TNT.
  • L'éruption du mont Saint Helens en 1980 dans l'état de Washington (États-Unis) fut évaluée équivalente à 27 000 bombes nucléaires du type d'Hiroshima ou globalement 350 mégatonnes.
  • L'éruption du Novarupta en 1912 en Alaska était dix fois la taille de l'éruption du mont Saint Helens ou globalement 3500 mégatonnes.
  • L'éruption volcanique du Krakatoa (Indonésie) en 1883 était environ 50 % plus grande que l'éruption du Novarupta ou globalement 5 250 mégatonnes.
  • L'éruption volcanique du Tambora (Indonésie) en 1815 était environ sept fois plus grande que l'éruption du Novarupta ou globalement de 24 500 mégatonnes (24,5 gigatonnes).
  • L'éruption minoenne (Santorin) en 1650 av. J.-C. était plus grande que l'éruption du mont Tambora.
  • L'éruption volcanique du lac Toba (Indonésie) il y a 73 000 ans, était encore plus grande que l'éruption du Santorin, et est susceptible d'avoir causé une extinction de masse de la vie (voir la théorie de la catastrophe de Toba).
  • La caldeira de Yellowstone (États-Unis) a été formée par une éruption volcanique massive, il y a 640 000 ans, et fut 2500 fois la taille de l'éruption du mont Saint Helens, environ 875 gigatonnes. Elle aurait causé une extinction de masse de la vie.
  • L'impact d'une météorite d'environ 15 kilomètres de largeur ou d'une comète avec la Terre peut avoir un rendement de 100 tératonnes de TNT = 4,184 × 1023 J. Un impact de ce type est soupçonné d'être à l'origine de l'extinction Crétacé-Paléogène.
  • Le 30 mai 1998, le tremblement de terre de magnitude 6,5 en Afghanistan a dégagé une énergie « équivalente à 2 000 kilotonnes d'explosion nucléaire ». (USGS)
  • Le tremblement de terre dans l'océan Indien en 2004 a dégagé une énergie estimée à 2 × 1018 joules (1 932 000 térajoules, soit ~2 EJ), ou "475 000 kilotonnes (475 mégatonnes) de TNT, ou l'équivalent de 23 000 bombes de Nagasaki". (USGS)

Notes et référencesModifier

  1. Calcul : d'après la formule EcJ = 1/2 mkgVm/s2. Calcul : Vitesse en m/s = 200 000 / 3 600 = 55,55 m/s ; Ec = (0,058/2) × (55,55)2 = 89,3 J soit environ 90 J
  2. Calcul : Capacité thermique massique de l'eau: 4 185 J kg−1 K−1 ; élever la température de 200 litres d'eau de 15 à 65 degrés, soit 50 K nécessite 4185 × 200 kg × 50 K = 4,18 × 107 J, soit 11,6 kWh.
  3. Calcul : 44 jours = 44 × 24 h = 1 056 h ; 1 056 h × 11 W = 11 616 Wh, soit 11,6 kWh.

Voir aussiModifier