Énergie chimique : combustions et piles

Sous quelle forme l’énergie chimique est-elle surtout libérée ? Écris « thermique », « lumineuse » ou « électrique ».

1. Un réchaud à gel combustible garde une fondue au chaud :
   La combustion du gel chauffe le caquelon : énergie thermique.
2. Une pile de 9 V fait sonner un réveil de voyage :
   Dans la pile, la transformation chimique fournit de l’énergie électrique.
3. Une lampe à carbure éclaire la galerie d’un spéléologue :
   Le gaz produit brûle en une flamme qui éclaire : énergie lumineuse (et un peu thermique).
4. Des microbes décomposent un tas de foin rentré humide, qui chauffe dans la grange :
   Cette décomposition est une transformation chimique lente qui libère de l’énergie thermique.
5. La pile d’une montre fait fonctionner son écran :
   La pile convertit l’énergie chimique de ses réactifs en énergie électrique.

Complète avec le mot qui convient.

1. L’énergie stockée dans un combustible ou un aliment est de l’énergie .
   C’est de l’énergie chimique, libérée par une transformation chimique.
2. Au cours d’une transformation chimique, les disparaissent et des produits se forment.
   Les réactifs sont consommés ; leur énergie chimique peut être libérée.
3. Quand une transformation libère de l’énergie, les produits stockent d’énergie chimique que les réactifs.
   Ils en stockent moins : la différence est libérée vers l’extérieur.
4. L’énergie libérée n’est pas créée : l’énergie se .
   L’énergie se conserve : elle est convertie d’une forme en une autre.

La transformation « libère » ou « absorbe » de l’énergie ?

1. Le charbon de bois rougeoie dans la forge d’un forgeron : il de l’énergie.
   La combustion libère l’énergie chimique du charbon sous forme thermique et lumineuse.
2. Une batterie de vélo électrique se recharge : la transformation chimique de l’énergie.
   En charge, la batterie absorbe de l’énergie électrique et la stocke sous forme chimique.
3. Les muscles d’un cheval au galop respirent : la respiration de l’énergie.
   La respiration libère l’énergie chimique du glucose.
4. Une algue verte éclairée fabrique du glucose : la photosynthèse de l’énergie lumineuse.
   La photosynthèse absorbe l’énergie lumineuse et la stocke dans le glucose.

Une motoneige avance grâce à un moteur à essence ; le moteur chauffe. Complète sa chaîne énergétique.

1. Le réservoir d’énergie est le réservoir d’.
   L’essence stocke l’énergie chimique : c’est le réservoir (dans un ovale).
2. L’essence apporte au moteur de l’énergie .
   Énergie chimique, convertie par la combustion.
3. L’énergie utile fournie par le moteur est l’énergie .
   Le moteur met la motoneige en mouvement : énergie cinétique.
4. L’énergie dissipée par le moteur est surtout de l’énergie .
   Le moteur et les gaz d’échappement sont chauds : énergie thermique, dissipée dans l’environnement.

Quelle est l’énergie utile de l’appareil : « thermique » ou « cinétique » ?

1. Un poêle à pétrole chauffe une yourte :
   On l’utilise pour chauffer : énergie utile thermique.
2. Le moteur d’un ULM fait tourner l’hélice :
   L’hélice tourne : énergie utile cinétique.
3. Un wok au gaz saisit des légumes :
   Il chauffe le wok et les légumes : énergie utile thermique.
4. Une motopompe à essence fait tourner sa pompe :
   La pompe tourne : énergie utile cinétique.
5. Un générateur d’air chaud au gaz chauffe une serre de tomates :
   Il chauffe l’air de la serre : énergie utile thermique.

Une bergerie d’alpage, loin du réseau, produit son électricité avec un moteur au gazole qui fait tourner un alternateur. Le moteur chauffe beaucoup.

1. Le gazole fournit au moteur de l’énergie .
   Le gazole est le réservoir : énergie chimique.
2. Le moteur fournit à l’alternateur de l’énergie .
   Le moteur fait tourner l’alternateur : énergie cinétique.
3. L’alternateur fournit aux lampes de la bergerie de l’énergie .
   L’alternateur convertit l’énergie cinétique en énergie électrique.
4. La seule transformation chimique de la chaîne a lieu dans le .
   La combustion du gazole a lieu dans le moteur ; l’alternateur ne fait aucune transformation chimique.
5. L’énergie que le moteur dissipe dans l’air de la montagne est surtout .
   Le moteur chauffe : énergie thermique dissipée.

Complète avec le mot qui convient.

1. Les deux lames de métal plantées dans un citron pour faire une pile sont ses deux .
   Ce sont les deux électrodes de la pile.
2. Dans une pile, la solution ou la pâte placée entre les deux électrodes s’appelle l’.
   C’est l’électrolyte : il contient des ions et conduit le courant.
3. Une pile convertit l’énergie chimique de ses réactifs en énergie .
   Énergie électrique, et un peu d’énergie thermique dissipée.
4. Dans une pile au citron, la lame peu à peu consommée est la lame de .
   Le zinc est un réactif de la pile : il est consommé pendant qu’elle fonctionne.
5. La première pile a été décrite en 1800 par l’Italien Alessandro .
   Volta empile des disques de deux métaux séparés par du carton imbibé d’eau salée.

Raisonne sur la tension et la durée.

1. Une pile alcaline LR1, plus petite qu’une LR6, a une tension de V.
   Même nature (alcaline) : même tension, 1,5 V. Seule la durée change.
2. Des élèves plantent deux lames de cuivre dans une orange. Le voltmètre indique V.
   0 V : il faut deux électrodes de nature différente pour faire une pile.
3. Pour qu’un jouet fonctionne plus longtemps avec la même tension, on choisit une pile de même nature, mais plus .
   Une pile plus grosse contient plus de réactifs : même tension, durée plus longue.
4. Une pile rangée dans un tiroir ne s’use presque pas : sans circuit , la transformation chimique n’a presque pas lieu.
   Il faut un circuit fermé pour que la pile débite et que ses réactifs soient consommés.

Un ventilateur de poche à piles fait tourner ses pales ; son moteur tiédit. Complète.

1. Le réservoir d’énergie de la chaîne : les .
   Les piles stockent l’énergie chimique (ovale).
2. La transformation chimique a lieu dans les piles ; elles fournissent au moteur de l’énergie .
   Les piles fournissent de l’énergie électrique, transférée au moteur par les fils.
3. L’énergie utile fournie par le moteur :
   Les pales tournent : énergie cinétique.
4. L’énergie dissipée par le moteur :
   Le moteur tiédit : énergie thermique dissipée.

La batterie est-elle en « charge » ou en « décharge » ?

1. Un monocycle électrique est branché sur son chargeur :
   Il reçoit de l’énergie électrique et la stocke : charge.
2. La batterie d’une enceinte sans fil fait jouer de la musique :
   Elle fournit de l’énergie électrique : décharge.
3. Une voiture électrique est branchée sur une borne :
   Elle reçoit de l’énergie électrique : charge.
4. La batterie au plomb d’une voiture fait tourner le démarreur :
   Elle fournit de l’énergie électrique au démarreur : décharge.

Complète avec le mot qui convient.

1. Une batterie rechargeable, comme celle d’un téléphone, s’appelle aussi un .
   Un accumulateur : sa transformation chimique est réversible, on peut le recharger.
2. Le premier accumulateur, au plomb, a été inventé en 1859 par Gaston .
   Gaston Planté : son accumulateur au plomb équipe encore les voitures pour le démarrage.
3. Une pile à combustible est alimentée par un gaz, le .
   Le dihydrogène réagit avec le dioxygène de l’air.
4. Une pile à combustible ne rejette que de l’.
   Dihydrogène + dioxygène → eau.

Fais le bilan d’énergie (conservation).

1. La batterie d’une lampe de chantier reçoit 120 kJ du chargeur et en stocke 108 kJ. Énergie dissipée : kJ
   $120-108=12$ kJ, dissipés sous forme thermique.
2. En décharge, une batterie libère 200 kJ d’énergie chimique et fournit 184 kJ d’énergie électrique. Énergie dissipée : kJ
   $200-184=16$ kJ, dissipés sous forme thermique.
3. Une pile à combustible reçoit 1 500 kJ d’énergie chimique et en dissipe 750 kJ. Énergie électrique fournie : kJ
   $1500-750=750$ kJ : la moitié seulement est électrique.
4. Une batterie stocke 36 kJ pendant sa charge et dissipe 4 kJ. Énergie électrique reçue : kJ
   Reçue = stockée + dissipée : $36+4=40$ kJ.

Chaque atome de carbone du combustible forme une molécule de CO₂. Combien de molécules de CO₂ forme la combustion complète d’une molécule de ce combustible ?

1. Propane C₃H₈ :
   Trois atomes de carbone : 3 molécules de CO₂.
2. Butane C₄H₁₀ :
   Quatre atomes de carbone : 4 molécules de CO₂.
3. Éthanol C₂H₆O :
   Deux atomes de carbone : 2 molécules de CO₂.
4. Dihydrogène H₂ :
   Pas de carbone : 0 molécule de CO₂, il ne se forme que de l’eau.

Complète avec le mot qui convient.

1. Une chaudière au fioul rejette du CO₂ car le fioul contient l’élément .
   Le carbone du fioul se retrouve dans le CO₂.
2. Le charbon, le pétrole et le gaz naturel, formés sous terre en millions d’années, sont des combustibles .
   Combustibles fossiles : ils libèrent du carbone stocké depuis très longtemps.
3. Le carbone rejeté par une bûche qui brûle avait été capté par l’arbre grâce à la .
   L’arbre a pris ce CO₂ à l’air par la photosynthèse.
4. Une voiture électrique ne rejette pas de CO₂ en roulant ; son bilan dépend de la production de l’ qui la recharge.
   Si l’électricité vient d’une centrale au charbon, la recharge a rejeté beaucoup de CO₂.

Calcule par proportionnalité (masses de combustible brûlé et de CO₂ formé).

1. Selon C + O₂ → CO₂, 6 g de carbone forment 22 g de CO₂. Masse de CO₂ pour 120 g de carbone : g
   $120÷6=20$, donc $20\times 22=440$ g de CO₂.
2. 44 g de propane donnent 132 g de CO₂. Masse de CO₂ pour une bouteille de 11 kg de propane : kg
   $11000÷44=250$ et $250\times 132=33000$ g, soit 33 kg : trois fois la masse de propane.
3. 46 g d’éthanol donnent 88 g de CO₂. Masse de CO₂ pour 138 g d’éthanol : g
   $138÷46=3$, donc $3\times 88=264$ g de CO₂.
4. 16 g de méthane donnent 44 g de CO₂. Masse de méthane brûlée quand 1 100 g de CO₂ sont rejetés : g
   $1100÷44=25$, donc $25\times 16=400$ g de méthane.