Physique chimie, SVT, DNB Amérique du nord 2024

Batterie d'un smarphone.
1. La fabrication d’un smartphone produit du dioxyde de carbone qui a un impact climatique, dont l’acidification des océans.
Le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau lors d’une transformation chimique.
1a- Indiquer laquelle des équations de réaction ajustées modélise la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau. Justifier.
Proposition A : CO₂ + H₂O → 2 H⁺ + CO₃^2-.
1b- Nommer le matériel utilisé pour mesurer une valeur du pH de l’eau de mer par deux méthodes expérimentales différentes.
pH-mètre ; papier indicateur universel de pH.
1c- Expliquer pourquoi la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau provoque une acidification des océans.
La dissolution du dioxyde de carbone s'accompagne de la libération d'ions H⁺.
L’empreinte carbone d’un smartphone est liée à la quantité de gaz à effet de serre émise lors de sa production, de son transport, de son utilisation et de son recyclage. Elle se mesure en « kilogramme équivalent CO₂ » dont le symbole est kg éq CO₂.
Question 2 : (2 points).
Proposer deux solutions qu’un utilisateur pourrait mettre en oeuvre pour réduire l’impact carbone de son smartphone.
Réduire son temps d'utilisation ; l'utiliser le plus longtemps possible pour éviter la production de nouveaux appareils.

Question 3 : (7 points)
3a- Donner le symbole de l’élément lithium.
⁷ ₃Li
3b- Donner le nombre de protons contenus dans le noyau d’un atome de lithium.
3 protons.
3c- En déduire le nombre d’électrons contenus dans un atome de lithium. Justifier.
L'atome est électriquement neutre, donc 3 électrons.
Chaque ion lithium provient d’un atome de lithium qui a perdu un électron.
3d- En déduire la formule chimique de l’ion lithium.
Li⁺.
Dans de nombreuses gares ferroviaires, la batterie d’un smartphone peut être rechargée en pédalant sur un vélo fixé au sol.
Question 4 : (3 points)
Sans recopier le diagramme énergétique du vélo, affecter à chaque numéro une forme d’énergie.
L'énergie mécanique (1) est convertie en énergie électrique (2) et en chaleur (3).
Couramment, un chargeur « rapide » permet, avec une puissance d’environ 50 W, de recharger une batterie complètement déchargée en 30 minutes.
Question 5 : (4 points)
Déterminer, en wattheure (Wh), l’énergie nécessaire pour recharger la batterie en 30 minutes.
30 min = 0,5 h ; énergie = 50 x0,5 = 25 Wh.
L’énergie électrique peut être produite par un panneau solaire. Une surface courante de panneau solaire est 2 m². Un tel panneau est capable de produire en moyenne 400 kWh/an.
Question 6 : (3 points)
Déterminer la surface d’un panneau solaire nécessaire pour une famille de quatre personnes qui rechargent chacun une fois par jour leur téléphone totalement déchargé. Commenter.
25 x4 x365=36500 Wh =36,5 kWh.
Surface du panneau : 36,5 / 400 x 2 =0,18 m².