Where the Rest of the Energy Goes — Reading a Sankey
Un treuil électrique reçoit 2500 W constants, quoi que vous fassiez. Un seul curseur règle son rendement, et le diagramme de Sankey à côté se redessine en direct : une flèche qui entre, deux qui sortent, et chaque largeur exactement proportionnelle à l'énergie qu'elle transporte. Étranglez la branche utile et le reste n'a d'autre issue que le carter du moteur, sous forme de chaleur — et la même charge de 250 kg met plus de temps à monter avec la même électricité.
Comment utiliser cette simulation
- « Rendement du treuil » — l'unique curseur, de 20 % à 95 %, avec 70 % et 85 % repérés sur la piste, deux rendements qu'il vaut la peine de comparer.
- Faites glisser sur la scène pour faire le tour du treuil et lire le Sankey de face.
Ce qu’il faut observer
- Utile + perdue redonne toujours 2500 W. C'est toute l'astuce de la lecture d'un Sankey.
- L'énergie utile reste bloquée à 14,7 kJ — mgh pour 250 kg sur 6,0 m — où que vous mettiez le curseur. Ce qu'un mauvais rendement change, c'est l'électricité qu'il a fallu acheter.
- Divisez le rendement par deux et la montée dure deux fois plus longtemps pour deux fois plus d'électricité, avec exactement le même résultat en haut.
- Le carter du moteur rougit et la brume chaude au-dessus s'épaissit à mesure que la branche perdue s'élargit : l'énergie perdue n'est pas disparue, elle est dans la pièce.
La physique derrière
Le rendement est la fraction de l'entrée qui ressort en sortie utile, η = énergie utile de sortie ÷ énergie totale d'entrée. C'est un nombre pur sans unité, exprimé en décimal ou en pourcentage, et aucun appareil réel n'atteint 1. La règle qui rend un diagramme de Sankey utile est la conservation : l'entrée égale la somme de tout ce qui sort, donc une sortie manquante s'obtient toujours en retranchant les autres du total. Ici la force du câble vaut mg = 2450 N, donc la puissance utile fixe la vitesse, v = P_utile / 2450. À 73,5 %, le treuil transforme 2500 W en 1837,5 W de levage, la charge monte à 0,75 m/s, les 6,0 m prennent 8,0 s, et 20,0 kJ d'électricité ont acheté 14,7 kJ de levage avec 5,3 kJ dissipés — surtout en énergie thermique dans les bobinages.