Physique chimie, SVT , Brevet Asie 2017.


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Détection de fumée.
Les détecteurs de fumée à principe optique sont très utilisés. Un signal d'alarme s'enclenche lorsque la photodiode présente dans la chambre optique reçoit de la lumière. Une photodiode est un composantt électrique ayant la capacité de détecter une lumière et de la convertir en courant électriique.

1. Nommer la source primaire de lumière contenue dans un détecteur de fumée optique.
La LED est la source primaire de lumière.
2. Expliquer pourquoi la photodiode détecte de la lumière en présence de fumée.
Par réflexion sur la fumée, la lumière émise par la LED, peut atteindre la photodiode.
Détection de monoxyde de carbone.
La combusstion incomplète du méthane produit des fumées et des produits nocifs, contenant notamment du monoxyde de carbone.
3. Parmi les propositions suivantyes, recopier celle qui modèlise la trannsformation chimique à l'origine de la formation de monoxyde de carbone dans unne chaudière à gaz.
CH4 + 2O2 ---> O2 +2H2O.
2C +O2 ---> 2 CO.
2 CH4 +3O2 ---> 4H2O + 2CO.
4. Un détecteur de monoxyde de carbone comporte un disque recouvert de gel. En présence de monoxyde de carbone, ce gel  s'assombrit et limite alors le passage de la lumière. l'alarme s'enclenche du fait de la diminution de l'éclairement.
On souhaite modéliser le fonctionnement d'un tel détecteur, en réalisant un dispositif expérimental. On propose trois montages différents.
L'alarme s'active lorsque le circuit de contrôle C détecte une diminution importante de l'intensité électrique dans le circuit. Choisir parmi les trois montages expérimentaux celui correspondant le mieux au fonctionnement d'un détecteur à monoxyde de carbone à disque.




Le montage 2 ne convient pas, il n'y a pas de disque susceptible de se recouvrir de gel en présence de monoxyde de carbone.
Le montage 1 ne convient pas :
la résistance électrique de la thermistance diminue fortement quand la température croît. Par contre elle ne change pas lorsque l'éclairement qu'elle reçoit varie.
Le montage 3 convient :
la résistance électrique de la photorésistance augmente fortement quand l'éclairement qu'elle reçoit diminue.
En conséquence, l'intensité du courant électrique dans le circuit de contrôle diminue fortement.
l'alarme s'active.
 










L'impact de la pollution du sol.
Un sol a été fortement pollué par du plomb, suite à une activité industrielle.
A la surface, une épaisseur anormale de litière
( débris fragmentés de végétaux et d'animaux en cours de dégradation ) a été constaté.
1. Compléter le tableau.
Populations animales
Nombre d'animaux  dans
un sol témoin pour 550 cm3.
Nombre d'animaux dans
un sol pollué pour 550 cm3.
Nématodes
1750
180
Acariens
780
500
Collemboles
200
20
Gastéropodes
10
10
Macro-arthopodes
20
20

2. Nommer la population animale qui diminue le plus dans le sol pollué étudié. Justifier  en s'appuyant sur des valeurs chiffrées.
 Le nombre de collemboles et de nématodes  ( mésaufaune ) diminue fortement.
Diminution du nombre de collemboles de  (1750 -180) /1750 ~0,88  ( 88 %).
Diminution du nombre de nématodes de : (200-20) / 200 = 0,9  ( 90 %).
3. Proposer une explication à l'épaisseur anormale de litière sur un sol pollué.
Le nombre de collemboles et de nématodes ayant diminué de 90 %, les débris de la litière ne sont plus finement fragmentés.
Or les micro-organismes ne peuvent dégrader qu'une litière finement  fragmentée. Leur action de dégradation est ralentie.
En conséquence, l'épaisseur de litière est anormalement importante sur un sol pollué.


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