Physique
chimie,
SVT, Brevet Polynésie 2018
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Physique
chimie.
On trouve désormais sur le marché des véhicules de type électrique,
thermique ou hybride. Les véhicules hybrides associent deux types
d’énergie.
On s’intéresse à quelques caractéristiques techniques afin de pouvoir
choisir le véhicule approprié en fonction de ses besoins.
1. Les véhicules à
moteur thermique.
Les moteurs thermiques rejettent dans l’environnement différents gaz
dont certains sont des gaz à effet de serre qui contribuent au
réchauffement climatique.
Lors de la combustion du carburant de formule chimique C7H16
en présence de dioxygène, un mélange de produits se forme, constitué
d’eau et de dioxyde de carbone. Cette transformation chimique est
modélisée par une réaction chimique d’équation :
C7H16 + 11 O2 --> 8 H2O
+ 7 CO2.
1.1. La combustion
du carburant
1.1.1. Recopier les
formules chimiques des réactifs intervenant dans la réaction.
C7H16 et O2
.
1.1.2. Donner le nom des atomes qui
constituent les molécules des réactifs.
Atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène.
1.1.3. Une
transformation chimique s’interprète au niveau microscopique comme une
redistribution des atomes. Illustrer cette redistribution des atomes
dans le cas de la combustion du carburant.
Les atomes de carbone initialament dans C7H16 se retrouvent
dans CO2.
Les atomes d'hydrogène initialament dans C7H16 se retrouvent
dans H2O.
1.2. Expliquer en quoi l’utilisation
de véhicules à moteur thermique peut nuire à l’environnement.
Le dioxyde de carbone formé est un gaz à effet de serre ; il contribue
au réchauffement climatique global.
En
France, tous les deux ans, un véhicule doit être soumis à un test de
conformité appelé contrôle technique. À l’aide d’une sonde, on mesure
la quantité de dioxygène entrant dans le moteur, la quantité de
carburant consommée, la quantité de vapeur d’eau à la sortie du pot
d’échappement et la quantité
de dioxyde de carbone émis. Les résultats d’un test sont consignés dans
le tableau ci-dessous :
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Carburant
consommé
|
Dioxygène
consommé
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Vapeur
d'eau émise
|
CO2
émis
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Masse
mesurée
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50
g
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176
g
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72
g
|
m
|
1.3. A partir des résultats du test
et de la réaction chimique, déterminer la masse théorique m de dioxyde
de carbone que devrait recueillir l’appareil de mesure. Expliquer la
démarche.
Masse des réactifs : 50 + 176 = 226 g.
Masse des produits : 226 = 72 + m ; m = 154 g.
2. Les véhicules à
moteur électrique.
Le moteur d’un véhicule électrique fonctionne grâce à une batterie
électrique.
Nommer les formes d’énergies E1 et E2 du
diagramme de conversion d’énergie ci-dessous en choisissant parmi les
termes suivants : thermique, électrique, nucléaire, lumineuse,
cinétique.
E1 : énergie électrique ; E2 : énergie mécanique.
3. Choisir un
véhicule en fonction de ses besoins.
Un concessionnaire automobile reçoit un client qui désire acheter une
nouvelle voiture. Le client a besoin d’une voiture pouvant effectuer
sans interruption un trajet sur une distance au moins égale à 500 km,
il est sensible aux questions environnementales et son budget maximal
est de 25 000 euros.
Expliquer de façon argumentée quel serait le choix de véhicule le plus
judicieux pour ce client parmi les cinq présentés dans le tableau
ci-dessous.
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Véhicule
1
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Véhicule
2
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Véhicule
3
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Véhicule
4
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Véhicule
5
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Autonomie
( km)
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850
|
1280
|
1090
|
360
|
600
|
Carburant
/ énergie
|
essence
|
diesel
|
hybride
|
électrique
|
électrique
|
Consommation
(L / 100 km)
|
5
|
3,5
|
3,3
|
0
|
0
|
Coût
€
|
17090
|
21800
|
22500
|
20300
|
34500
|
Emission
CO2 g / km
|
119
|
90
|
75
|
0
|
0
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Emission
d'oxydes d'azote mg / km
|
60
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180
|
40
|
0
|
0
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Les oxydes d’azote sont émis par les moteurs thermiques (essence ou
diesel). Ils ont des effets nocifs sur la santé et sur l’environnement.
Le véhicule 4 ne convient pas, autonomie inférieure à 500 km.
Le véhicule 5
ne convient pas, coût supérieur à 25 000 €.
Les véhicules 1 et 2 émettent trop de CO2 et de d'oxydes
d'azote.
Le véhicule 3 est le plus adapté.
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SVT.
Le kitesurf est un sport nautique où le pratiquant est tracté par une
voile. Les accidents de kitesurf ont lieu principalement lors du départ
de la plage (le sportif peut être projeté contre les rochers par le
vent) ou lorsque le vent emporte le sportif vers le large. Donc une
bonne connaissance des vents est préconisée pour cette pratique.
Document 1
:
Au cours d’une journée d’été bien ensoleillée, un phénomène apparaît
sur une petite zone située proche des plages. On parle de brise de mer
ou brise de terre.
Définitions
: La climatologie étudie des phénomènes météorologiques sur une zone
étendue du globe et sur une longue durée (de l’ordre de plusieurs mois)
alors que la météorologie étudie le temps qu’il fait à court terme (de
l’ordre de l’heure à plusieurs journées) et sur une zone limitée
(quelques kilomètres).
Question 1. A
partir du document 1, justifier le fait que les brises de terre et
brises de mer ne sont pas des phénomènes climatiques.
Les brises
de terre et brises de mer apparaissent
sur une petite zone située proche des plages par temps ensoleillé et
non pas sur une zone étendue du globe. De plus elles ne durent pas que
quelques heures et non pas durant plusieurs mois. Ce ne sont pas des
phénomènes climatiques.
Question 2.
2a. Indiquer quelle est la température du sol à 16h00.
La température du sol est voisine de 28 °C à 16 h.
2b. Comparer l’évolution de la température de la mer et du sol au cours d’une journée d’été.
La température de la mer est constante.
La température du sol diminue de 16 h à 4 heure le lendemain. Elle croît de 4 h à 16 h.
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3a. Identifier le risque encouru par un kitesurfeur selon la brise qui se produit.
La brise de terre peut l'enporter au large. La brise de mer peut le jeter sur les rochers.
3b. Déduire des schémas le moment de la journée (matin ou après-midi) où peut se produire une brise de mer.
La température du sol doit dépasser 24 °C, soit entre 12 h et 20 h.
Modélisation de déplacements des masses d’air.
Des élèves ont cherché à modéliser l’apparition du vent. Pour cela, ils
ont placé un glaçon dans une coupelle au-dessus d’une colonne en verre
pour refroidir l’air dans la colonne et de l’eau chaude dans une
coupelle au-dessus d’une deuxième colonne en verre pour réchauffer
l’air dans la deuxième colonne. Ils ont positionné un cône d’encens
dans une coupelle sous les deux tubes collecteurs reliés aux deux
colonnes.
Question 4.
4a. Indiquer quelle est l’hypothèse testée dans la modélisation.
On modélise la formation de la brise de mer.
4b. Expliquer l’intérêt d’utiliser la fumée produite par l’encens.
L'air est invisible, alors que les fumées de l'encens sont visibles.
4c. Indiquer ce que représentent les deux colonnes de température différente.
La colonne de verre surmontée d'un glaçon représente la mer.
La colonne surmontée d'une coupelle d'eau chaude représente le sol entre 12 h et 20 h.
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