Technologie, physique, DNB  Polynésie 2021.

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Système de ventilation autonome pour une véranda
Le propriétaire d’une véranda, surchauffée par le soleil en été, souhaite trouver une solution simple, économique et autonome pour ventiler cette pièce automatiquement.
Ce kit de ventilation solaire peut renouveler l’air d’une pièce en autonomie dès le lever du soleil. Lorsque le soleil éclaire le panneau, l’extracteur se déclenche et extrait l’air à l’extérieur de la pièce.
Il est fourni avec un panneau photovoltaïque 10W-12V, un support pour le panneau, un interrupteur, un extracteur d’air 160 m3/h en 12 V, une bobine de câble électrique de 4 m.
Sa consommation est de 0,45 A. Il est silencieux, 100 % autonome et il permet de ventiler de façon optimale une maison, même si elle est inhabitée.
Question 1 - (6 points). Compléter le descriptif du kit puis cocher sa fonction d’usage parmi les 3 propositions.

Rep
Désignation
Fonction
1
panneau solaire
alimenter en courant électrique
2
support
Maintenir le panneau solaire au sud avec la meilleur inclinaison
3
interrupteur
allumer ou éteindre le système
4
extracteur 160 m3 / h. 12V
renouveller l'air
5
bobine de câble électrique
distribuer le courant électrique

Fonction d’usage.
( *) Le kit de ventilation sert à renouveler l’air de façon autonome.
( ) Le kit de ventilation, quand il est usé, doit être déposé dans une filière de recyclage.
( ) Le kit de ventilation fonctionne grâce à un panneau photovoltaïque.

Question 2 - (3 points). On veut ajouter 2 fonctions supplémentaires FS1, FS2 au kit.
Toutes les caractéristiques de la batterie et du régulateur répondent-elles aux exigences du cahier des charges ? Justifier la réponse.
Cahier des charges :
FS1 : Stocker l'énergie sous 12V ; autonomie minimum 12 h ; dimensions 140 x 100 x 100 mm maximum.
Batterie : tension 12 V ; capacité 7 Ah ; autonomie 17 h ;
dimensions 151 x 65 x 98 mm.
La batterie est conforme au cahier des charges excaptée l'une des dimensions.
Cahier des charges :
FS2 : réguler l'alimentation électrique du système sous 12V ; courant d'entrée panneau : supporter au moins 2 A ; courant de sortie extracteur : supporter au moins 0,5 A
Régulateur : brancher entre le panneau et la batterie, il permet d'adapter la tension et de contrôler le niveau de charge ; tension 12 V à 24 V ; ccourant d'entrée et de sortie jusqu'à 10 A.

La batterie est conforme au cahier des charges excaptée l'une des dimensions.

Le régulateur est conforme au cahier des charges.

Question 3 - (2 points).
Dans les endroits chauds, il est conseillé d’avoir une capacité de ventilation du triple du volume de la pièce à ventiler afin de changer d’air plusieurs fois par jour. Sachant que la véranda mesure 3 m en longueur, 5 m de largeur et 2,5 m de hauteur, quel est son volume ? Cocher la bonne réponse et justifier (calcul).
11,25 m3 ; 37,5 m3 vrai  : 43,31 m3.
Volume : longueur fois largeur fois hauteur =3 x 5 x 2,5 =
37,5 m3.

Question 4 - (2 points).
Sachant que l’extracteur d’air peut extraire
160 m3/h d’air, est-il capable d’extraire le triple du volume de la véranda ?
Cocher la bonne réponse et justifier.
(* ) oui ( ) non.
Volume triple de la véranda ; 37,5 x3 = 112,5 m3.
112,5 est inférieur à
160 m3/h, l'extracteur est capable de changer l'air de la véranda plusieurs fois par jour.

Question 5 - (8 points).
Compléter la représentation de la chaîne d’information et de la chaîne d’énergie avec les termes suivants :
« communiquer ; acquérir ; batterie ; transmettre ; alimenter ; extracteur ; distribuer ; traiter »

Question 6 – (4 points).
Compléter l’algorigramme de fonctionnement avec les informations suivantes :
- charger batterie,
- ventiler,
- système allumé ?
- charge = 100 %.


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Voyage vers Mars.
Mars est l’une des planètes du système solaire.
Dans ce sujet, nous allons étudier certains aspects concernant un éventuel voyage habité vers Mars.
1. Le système solaire (4 points)
Décrire l’organisation du système solaire en utilisant au minimum les termes suivants :
étoile / planète(s) / Soleil / Terre / tourne(nt).
Le système solaire, formé il y a 4,6 milliards d'années par contraction d'un amas de poussières, de gaz,  est constitué d'une étoile, le soleil autour duquel gravitent des planètes telluriques ( terre, mars ...), des planètes externes constituées de gaz ( Jupiter ),  des anneraux, disques de poussière, des astéroïdes, de comètes.

2. Durée d’une mission vers Mars (6 points).
 Le scénario illustré ci-contre est envisagé pour une mission martienne : l’équipage décollerait de la Terre et se poserait sur Mars après 180 jours de voyage, séjournerait 550 jours sur le sol martien, puis redécollerait vers la Terre pour un trajet retour d’une durée égale à celle du trajet aller.
2.1. Associer chacune des 4 étapes suivantes à la lettre de l’illustration ci-contre qui lui correspond :

 Étape 1 : Décollage de l’équipage de la Terre Z.
 Étape 2 : Atterrissage sur Mars H.
 Étape 3 : Décollage du sol de Mars E.
 Étape 4 : Retour sur Terre V.
2.2. Déterminer la durée totale de cette mission martienne.
180 +550 +180 =910 jours.

3. Ressources en eau et en dioxygène sur Mars (8 points)
Les quantités d’eau et de dioxygène pour une si longue mission seraient trop importantes pour être embarquées depuis la Terre. On pourrait cependant les produire sur place en faisant réagir du dihydrogène embarqué avec du dioxyde de carbone prélevé dans l’atmosphère martienne, puis en transformant une partie de l’eau produite, les équations des réactions associées aux deux transformations sont :
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
2 H2O → 2 H2 + O2.
3.1. Justifier que ces deux transformations sont bien des transformations chimiques.
On effectue un mélange de substances chimiques, les réactifs ; ils disparaissent et de nouvelles substances chimiques sont produites.
3.2. Recopier les formules chimiques de l’eau et du dioxygène et justifier qu’elles sont bien produites pour assurer la mission lors des deux transformations chimiques.
H2O apparait à droite dans la première transformation.
O2 apparait à droite dans la seconde transformation.
3.3. Du méthane CH4 est également produit lors de la première transformation. Donner le nom et le nombre de chaque atome constituant une molécule de méthane.
La molécule de méthane est formée d'un atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène.

4. Communication entre Mars et la Terre (7 points)
En exploitant les documents suivants, calculer la durée entre l’émission d’un message radio depuis Mars et sa réception sur Terre, pour une mission martienne se déroulant en 2031.
Expliquer alors pourquoi la distance entre l’équipage sur Mars et la Terre poserait problème en cas d’urgence.
Une démarche argumentée accompagnée de calculs est attendue.
Document : Graphique représentant l’évolution de la distance Terre-Mars en fonction de l’année.
Unité astronomique (u.a.): 1 u.a. = 150 000 000 km
Vitesse de propagation des signaux radio : Vsignal radio = 300 000 km/s.

Distance terre -mars en 2031 : environ 1,8 ua soit
270 000 000 km.
Durée entre l'émission et la réception : 270 000 000 / 300 000 =900 s ou 15 minutes.
Soit 30 minutes entre l'émission  du message partant de mars  et la réception d'une réponse venant de la terre.
Cette durée est trop longue pour régler un problème urgent.



  
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