Sujet du bac 2023 de STI2D - Physique-chimie et mathématiques — Mexique (technologique - STI2D) (STI2D)

23-2DPCMAMX1 Page : BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE D’ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ SESSION 2023 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INDUSTRIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE Physique-Chimie et Mathématiques Mercredi 22 mars 2023 Durée de l’épreuve : 3 heures L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé. L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège » est autorisé. Dès que ce sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Ce sujet comporte 12 pages numérotées de à . PHYSIQUE-CHIMIE .................................................................................. points MATHÉMATIQUES ..................................................................................... points 23-2DPCMAMX1 Page : EXERCICE 1 (4 points) (physique-chimie et mathématiques) Les supercondensateurs sont des condensateurs de très grande capacité (entre 1 F et 1 000 F) capables de stocker une importante quantité d’énergie. Ils accumulent les charges électriques puis les restituent avec une grande efficacité. Ces dispositifs concurrencent les batteries. Ils les complètent ou les remplacent dans certains dispositifs industriels (grue portuaire porte-conteneurs, pelleteuse hybride,…) ou dans les transports (voiture, bus hybride et train à propulsion électrique,…). Les dispositifs les plus puissants sont des associations série ou parallèle conçues pour répondre aux exigences d’un cahier des charges. Caractéristiques des supercondensateurs et des batteries Lithium-ion : Caractéristiques Batteries Li -ion Supercondensateurs Durée de charge > 6 min ~1 s Durée de vie (cycles) < 5 000 > 1 000 000 Énergie massique (Wh/kg) 100 à 150 4 à 5 Puissance massique (kW/kg) < 1 > 10 Rendement 70 % à 95 % > 95 % Coût (€ par Wh) 0,8 à 1,5 8 à 15 Coût (€ par kW) 60 à 120 20 à 40 D’après : https://www.college-de-france.fr/media/jean-marie-tarascon/UPL19317_P_Simon_2F_vrier.pdf 1. Citer un avantage et un inconvénient d’utiliser des supercondensateurs à la place des batteries Lithium-ion. Étude en laboratoire de la décharge d'un supercondensateur On réalise un montage qui permet de charger le supercondensateur de capacité égale à 372 F, ci-après, avec un générateur (interrupteur sur 1), puis de le décharger dans le conducteur ohmique de résistance 𝑅 (interrupteur sur 2). 23-2DPCMAMX1 …