Énergie chimique : combustions et piles

1. a)Réservoir : le gazole (réservoir de gazole). Énergie utile : cinétique (la péniche avance). Énergie dissipée : surtout thermique (le moteur et les gaz d’échappement chauffent). (1)
2. b)Thermique et lumineuse (les braises rougeoient) ; ici, l’énergie utile est thermique : elle chauffe l’eau du thé. (1)
3. c)Dans la batterie : sa transformation chimique convertit l’énergie chimique en énergie électrique, fournie à la lampe. (1)
4. d)Le moteur et le samovar : ils brûlent des combustibles qui contiennent du carbone (gazole, charbon de bois). La lampe sur batterie ne rejette pas de CO₂. (1)

Méthode — Pour chaque appareil : réservoir → conversion → énergie utile et énergie dissipée ; combustible carboné → CO₂.

1. a)Piles (ovale) → énergie électrique → DEL (rectangle) → énergie lumineuse utile vers le texte éclairé, et énergie thermique dissipée vers l’environnement. (1)
2. b)Dans les piles : leur transformation chimique convertit l’énergie chimique de leurs réactifs en énergie électrique. Une pile contient toujours deux électrodes de nature différente et un électrolyte (qui contient des ions). (1)
3. c)Un réactif des piles est épuisé : la transformation chimique s’arrête et les piles ne fournissent plus d’énergie électrique. (1)
4. d)Non : même nature, donc même tension, et la DEL n’éclairera pas plus fort. Ces piles contiennent plus de réactifs : la lampe éclairera plus longtemps. (1)

Erreur fréquente — Croire qu’une pile plus grosse a une tension plus grande : la taille change la durée, pas la tension.

1. a)L’énergie électrique est convertie en énergie chimique, stockée. On peut la recharger car sa transformation chimique est réversible : le courant du chargeur reforme les réactifs. (1)
2. b)180 − 162 = 18 kJ, dissipés sous forme thermique (la batterie et le chargeur tiédissent). (1)
3. c)Utilisation : 162 − 150 = 12 kJ. En tout : 18 + 12 = 30 kJ ; vérification : 150 + 30 = 180 kJ, rien n’a disparu. (1)
4. d)Dans un point de collecte (magasin, déchetterie) : elle contient des métaux (lithium, cobalt, nickel) qui seront recyclés et qui pollueraient s’ils étaient jetés. (1)

Le point clé — Énergie reçue = énergie stockée (ou fournie) + énergie dissipée, à chaque étape.

1. a)900 kg = 900 000 g ; 900 000 ÷ 16 = 56 250 ; 56 250 × 44 = 2 475 000 g, soit 2 475 kg de CO₂. (1)
2. b)Chaque atome de carbone du méthane se lie à deux atomes d’oxygène qui viennent du dioxygène de l’air : la masse de CO₂ dépasse la masse de méthane. (1)
3. c)Si l’on replante les arbres coupés : ils reprennent ce CO₂ à l’air par la photosynthèse. Le bilan n’est pas nul, car couper, transporter et transformer le bois consomme de l’énergie, souvent fossile. (1)
4. d)Elle ne rejette pas de CO₂ en fonctionnant. Son bilan dépend de la production de l’électricité : presque rien avec des éoliennes, un barrage ou une centrale nucléaire, beaucoup avec une centrale au charbon ou au gaz. (1)

Méthode — Masse de CO₂ : même unité, puis proportionnalité avec les masses de l’équation.

1. a)Faux : presque tout le dihydrogène utilisé est fabriqué, aujourd’hui surtout à partir de gaz naturel (en rejetant du CO₂) ; il faut dépenser de l’énergie pour le produire avant de s’en servir. (1)
2. b)Faux : la flamme ne fait qu’amorcer la transformation, qui libère ensuite bien plus d’énergie (une combustion, par exemple). (1)
3. c)Faux : 1 000 ÷ 12 × 44 ≈ 3 667 g, soit environ 3,7 kg de CO₂. L’oxygène du CO₂ vient de l’air : la masse totale se conserve (carbone + dioxygène = CO₂). (1)
4. d)Faux : le réservoir est la citerne de propane, qui stocke l’énergie chimique ; la flamme est le lieu de la conversion en énergie thermique et lumineuse. (1)

Repère — L’énergie et la masse se conservent : rien n’apparaît ni ne disparaît, tout se convertit ou se réarrange.