Mission Apollo. Bac S 2014

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Vérifier que le système de production électrique et les réservoirs attenants sont correctement proportionnés pour permettre le bon déroulement d’une mission de 14 jours comprenant un équipage de 3 astronautes.
Le vaisseau Apollo nécessite une puissance électrique moyenne de 1,70 kW pour alimenter l’ensemble des systèmes électriques.
Energie électrique consommée pendant 14 jours : 1,70 *14*24=571 kWh.
Les trois piles à combustible peuvent fournir chacune une puissance électrique nominale de 1,4 kW à une tension de 27 V.
À l'anode, le dihydrogène est oxydé selon : H2 +2HO- ---> 2H2O + 2e-.
Les électrons produits transitent par un circuit électrique externe à la pile jusqu'à la cathode, où ils
réduisent le dioxygène selon :
½O2 + H2O + 2 e-→ 2 HO-.
Bilan : H2 +½O2 --->H2O.
Le système de production électrique consomme 21 moles de dihydrogène, 10,5 moles de dioxygène et forme 21 moles d'eau pour produire 1,0 kW pendant une heure ( soit une énergie de 1 kWh ).
Quantité de dihydrogène nécessaire pour une mission de 14 jours : 21*571 =1,2 104 moles.
Quantité de dioxygène nécessaire pour une mission de 14 jours pour produire l'électricité : 10,5*571 =6,0 103 moles.
Quantité d'eau formée : 21*571 =
1,2 104 moles ou 1,2 104 *0,018 =216 kg.
Les  réservoirs de dihydrogène contiennent 25,6 kg  ( ou 25,6 103 / 2 =1,28 104 moles ) de dihydrogène : ils sont correctement dimensionnés.

Les besoins de l’équipage sont les suivants :
- 0,82 kg de dioxygène par jour et par personne soit 0,82*3*14=34,4 kg ( 34,4 103 / 32 =1,07 103 moles) pour la mission.
Quantité de matière totale de dioxygène pour la mission :
1,07 103 +6,0 103  =7,07 103 moles.

- 4,0 kg d’eau par jour et par personne soit 4,0*3*14 =168 kg .

 Les réservoirs de dioxygène contiennent 294 kg  ( ou 294 103 / 32=9,19 103 moles ) de dioxygène et les piles produisent 216 kg d'eau : ces réservoirs sont bien dimensionnés.




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