Tremblement de terre, physique chimie, DNB  septembre 2021.

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Un tremblement de terre en Méditerranée.
Le 7 juillet 2011, vers 19h, un tremblement de Terre d’une magnitude de 5,2 a été enregistré. Ce séisme qui s’est produit en Méditerranée, a été largement ressenti par la population sur une distance de près de 260 kilomètres autour de l’épicentre.
L’épicentre se situe à la surface de la Terre exactement à la verticale du foyer du séisme.

- Saint Etienne de Tinée : « des sensations, des vibrations et un grondement »
- Cargèse : « les meubles ont bougé ». « Les secours ont reçu de nombreux appels téléphoniques, parfois angoissés ».BRGM, 2011
Question 1 : (7 points)
Décrire comment varie l’intensité du séisme ressenti le 07 juillet 2011 en fonction de la distance à l’épicentre. Aucun calcul n’est attendu.
A Cargèse, environ 100 km de l'épicentre, l'intensité du séisme est de niveau V ou VI.
A Saint Etienne de Tinée, environ 220 km de l'épicentre, l'intensité du séisme est de niveau II ou III.
L'intensité d'un séisme diminue avec la distance à l'épicentre.

t0 correspond à l’heure de départ des ondes sismiques au niveau du foyer (19h21min48s). Le foyer correspond à la zone où naissent les ondes sismiques.
tc correspond à l’heure d’arrivée des ondes sismiques à la station de Corte.
tm correspond à l’heure d’arrivée des ondes sismiques à la station de Marseille.
La valeur « A » repérée sur le sismogramme 1 correspond à l’amplitude maximale des ondes sismiques.
Question 2 : (8 points)
À l’aide des deux sismogrammes, recopier sur votre copie pour chaque proposition la réponse qui convient.
Proposition 1 : l’amplitude maximale des ondes sismiques enregistrées est :
1.a. plus grande à Marseille qu’à Corte.
1.b. plus grande à Corte qu’à Marseille. Vrai.
1.c. identique pour les deux villes.

Proposition 2 : le séisme a été enregistré :
2.a. en premier à la station de Corte. Vrai.
2.b. en premier à la station de Marseille.
2.c. en même temps dans les deux stations.

On s’intéresse à la relation entre l’amplitude des ondes sismiques et la distance au foyer. On veut vérifier l’hypothèse que « l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance au foyer » en s’appuyant sur un modèle.
On dispose du matériel suivant pour modéliser le déplacement des ondes sismiques depuis le foyer :
- un ordinateur avec un logiciel d’enregistrement des ondes,
- deux capteurs d’ondes (sensibles aux vibrations) reliés à l’ordinateur,
- un mètre,
- un marteau (dont le coup modélise l’origine du séisme au niveau du foyer),
- une barre de roche de 1 m de long.

Question 3 : (7 points)
À l’aide du matériel mis à disposition :
- proposer une expérience permettant de vérifier que « l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance parcourue ».
- préciser les résultats attendus au niveau chaque capteur d’ondes.
Votre réponse sera présentée sous forme d’un texte et/ou d’un schéma légendé.
Placer la barre de roche entre les deux capteurs. Prapper à différents endroits la barre  avec la même force. Observer à chaque fois les enregistrements.

Question 4 : (3 points)
Le modèle proposé n’est pas la réalité, il est donc critiquable :
- associer chaque élément du modèle à un élément de la réalité (foyer, roches du sous-sol, stations d’enregistrement à Marseille et à Corte).
Foyer : frappe du marteau.
Roches du sous-sol : barre de roche.
Stations d'enregisrements : capteurs reliés à l'ordinateur.

- formuler deux critiques de ce modèle.
La terre est hétérogène ( millieux de nature différente, faille ...) ; la barre de roche est homogène.
Les ondes qui se propagent dans la barre sont d'un seul type.
Quand la Terre tremble, les vibrations se propagent dans toutes les directions à partir du foyer du tremblement de terre situé dans les profondeurs de la couche terrestre. Les vibrations sont initialement de deux types : celles qui compriment et détendent alternativement les roches, à la manière d'un accordéon, et celles plus destructrices qui les cisaillent. Les premières, les plus rapides (appelées ondes P), voyagent dans la croûte à une vitesse de 6 km/s environ, mais peuvent être ralenties dans les roches peu consolidées. Les secondes (appelées ondes S) sont, à cause des propriétés élastiques des roches, systématiquement deux fois plus lentes mais environ cinq fois plus fortes que les premières. Ainsi, lors d'un séisme lointain, ayant ressenti l'onde P, on peut anticiper l'arrivée des ondes S.


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Physique chimie.
Dans le cadre d’un développement durable, la France veut optimiser sa consommation énergétique globale pour lutter contre le réchauffement climatique. Ainsi dans le domaine de l’habitat, une nouvelle règlementation thermique, la RT 2020, vise à construire des logements bien isolés et économes en énergie en associant des matériaux efficaces, de nouvelles technologies de génération d’énergie électrique (panneaux photovoltaïques…) et une meilleure gestion de la consommation énergétique grâce à la domotique.
Question 1 (3 points) On s’intéresse aux panneaux photovoltaïques de la toiture d’une habitation. Sans recopier le diagramme de conversion d’énergie ci-dessous, associer sur votre copie chacun des trois numéros à une forme d’énergie choisie parmi les suivantes : énergie électrique, énergie lumineuse, énergie cinétique, énergie chimique, énergie thermique.

Afin qu’un bâtiment réponde à la règlementation RT 2020, sa consommation énergétique est réduite en choisissant des matériaux qui ont : - un bon pouvoir isolant. Plus un matériau est isolant, plus sa conductivité thermique est faible ;
- un impact environnemental satisfaisant comme les matériaux biosourcés. Un matériau biosourcé est un matériau d’origine animale ou végétale.
Matériau
Laine de verre
Paille
Ouate de cellulose
Conductivité thermique ( unité S.I)
0,035
0,045
0,042
Biosourcé
Non
Oui
Oui

2a- En vous aidant du tableau précédent, classer sur votre copie les trois matériaux indiqués du moins isolant au plus isolant. Justifier la réponse.
Le matériau le plus isolant possède la plus faible conductivité thermique.
Paille < Ouate de cellulose < Laine de verre.
 2b- Parmi les trois matériaux indiqués, choisir celui qui permet de répondre au mieux à la RT 2020. Fournir deux arguments justificatifs.
Ouate de cellulose : faible conductivité thermique et matériau biosourcé.
L’installation d’un isolant lors de la construction d’un bâtiment est soumise à des normes très strictes pour faire face aux risques d’incendie.
La cellulose
L’isolant ouate de cellulose est un dérivé de la cellulose.
La cellulose est formée de chaînes de glucose liées entre elles pour former une fibre.
On donne la formule brute du glucose C6H12O6.
L’équation de la réaction modélisant la combustion du glucose s’écrit :
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O.
Question 3 (7 points)
3a- En vous aidant des informations ci-dessus, donner le nom et le nombre des atomes présents dans une molécule de glucose.
6 atomes de carbone ; 12 atomes d'hydrogène ; 6 atomes d'oxygène.
3b- Donner le nom et la formule chimique des deux produits formés lors de la combustion du glucose.
Dioxyde de carbone et eau.
Un constructeur propose à des acheteurs une maison d’une surface de 100 m². Elle bénéficie d’une bonne isolation en ouate de cellulose. La puissance totale perdue vers l’extérieur est compensée par la puissance du chauffage électrique de la maison. Pour une température moyenne intérieure de 19 °C, on relève une puissance moyenne perdue de 0,85 kW. Le constructeur indique que cette maison est de classe A.
Question 4 (6,5 points)
4a- Montrer que, pour cette maison, l’énergie électrique consommée par an est égale à environ 2 500 kWh. Préciser la relation utilisée. Toute démarche même partielle sera prise en compte. Donnée : pour une année, on considère qu’il y a 120 jours de 24 h de chauffage.
Durée du chauffage : 120 x24 = 2880 heures.
Energie ( kWh) = puissance ( kW) x durée (heure).
0,85 x 2880 =2448 ~2500 kWh.
4b- À l’aide du classement de la consommation énergétique des bâtiments en kWh par an et par mètre carré et d’un calcul, indiquer si l’affirmation du constructeur à propos du classement énergétique de la maison est exacte.
2500  / 100 = 25 kWh / an / m2.
Cette valeur étant comprise entre 15 et 50 , la maison est classée A.


  
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