Ressources · 1ʳᵉ ·
Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité
Énergies fossiles et renouvelables, origine solaire de la plupart, puissance et énergie, rendement, stockage, ordres de grandeur de la consommation (programme d'enseignement scientifique de 1re)
À propos de cette page
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Sans document · Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Origine et caractère renouvelable des sources
/ 4 pts- Parmi les sources suivantes, indiquer celles qui sont d'origine solaire, en justifiant chaque réponse : gaz naturel, houle, géothermie profonde, bioéthanol.
- Les noyaux d'uranium ont été formés au cœur d'étoiles. Expliquer pourquoi l'énergie nucléaire n'est pourtant pas d'origine solaire.
- Un élève affirme : « l'énergie hydraulique est renouvelable parce que l'eau ne se consomme pas ». Expliquer ce qui manque à ce raisonnement.
- À quelle condition l'exploitation d'une forêt pour produire du bois de chauffage reste-t-elle renouvelable ?
Exercice 2 — Énergie et puissance au quotidien
/ 4 pts- Un four de puissance 2 600 W fonctionne pendant 45 min. Calculer l'énergie consommée en kWh, puis en joules.
- Un foyer consomme 6 300 kWh d'électricité en une année. Calculer sa puissance électrique moyenne, en watts.
- La combustion d'un litre de fioul libère 36 MJ. Quel volume de fioul contient autant d'énergie que la consommation électrique annuelle de ce foyer ?
- Un élève écrit : « mon radiateur consomme 2 kW/h ». Expliquer l'erreur et rédiger une phrase correcte.
Exercice 3 — Une centrale hydroélectrique de barrage
/ 4 pts- Au pied d'un barrage, l'eau d'un lac descend d'une hauteur de 95 m avec un débit de 180 m³/s (ρ = 1 000 kg/m³ ; g = 9,81 N/kg). Montrer que la puissance mécanique fournie par la chute d'eau vaut environ 168 MW.
- Le rendement de la conversion en électricité vaut 0,87. Calculer la puissance électrique produite.
- Calculer l'énergie électrique produite en 24 h à cette puissance, en MWh.
- Justifier que cette source est renouvelable et expliquer en quoi elle est plus facile à piloter qu'une centrale photovoltaïque.
Exercice 4 — Stocker l'énergie : batterie et dihydrogène
/ 4 pts- La batterie d'une voiture électrique stocke 52 kWh. La recharge a un rendement de 0,91. Calculer l'énergie prélevée sur le réseau pour une recharge complète.
- Sur une borne de 7,4 kW, combien de temps dure cette recharge ? Donner le résultat en heures et minutes.
- La batterie a une masse de 340 kg ; la combustion d'un kilogramme d'essence libère 44 MJ. Comparer les énergies massiques, en kWh/kg, de la batterie et de l'essence.
- Expliquer pourquoi le dihydrogène est un vecteur d'énergie et non une source primaire, puis citer un inconvénient de son usage pour stocker l'électricité.
Exercice 5 — Ordres de grandeur mondiaux
/ 4 pts- Une année, la consommation mondiale d'énergie primaire a atteint kWh. Convertir cette énergie en joules.
- En déduire la puissance moyenne consommée par l'Humanité (1 an ≈ s).
- Au sommet de l'atmosphère, la Terre reçoit 1 361 W par m² perpendiculaire aux rayons et intercepte le rayonnement sur un disque de rayon R = 6 371 km. Calculer la puissance solaire interceptée et la comparer à celle de la question b).
- Expliquer pourquoi, malgré ce rapport, l'énergie solaire ne couvre aujourd'hui qu'une faible part des besoins.
Ce contrôle d' 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité » : 5 exercices, 120 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Origine et caractère renouvelable des sources/ 4 pts
- Exercice 2 — Énergie et puissance au quotidien/ 4 pts
- Exercice 3 — Une centrale hydroélectrique de barrage/ 4 pts
- Exercice 4 — Stocker l'énergie : batterie et dihydrogène/ 4 pts
- Exercice 5 — Ordres de grandeur mondiaux/ 4 pts
Notions évaluées
L'essentiel, Des sources d'énergie majoritairement d'origine solaire, Énergie, puissance et unités, Conversions d'énergie et rendement, Stocker l'énergie face à l'intermittence, Ordres de grandeur de la consommation.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés.
- Se tester avec le QCM (24 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 120 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité » ?
- 120 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 120 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme d' de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité » du programme officiel d' en première, soit L'essentiel, Des sources d'énergie majoritairement d'origine solaire, Énergie, puissance et unités, Conversions d'énergie et rendement.
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