Physique chimie 25 points.
Toute expérience qui s’envole pour l’ISS est empaquetée à
l’aide de mousses protectrices.
Les expériences Renewable
Foam et Edible Foam proposent l’utilisation expérimentale
de matériaux de protection réutilisables, biodégradables ou
comestibles, pour remplacer les traditionnelles mousses
pétrosourcées* inutiles une fois à bord de la station.
D’après agences-spatiales.fr
* pétrosourcé : issu de la chimie du pétrole.
Question 1 (2 points)
Citer deux avantages des matériaux innovants présentés.
Ils sont réutilisables ; ils sont biodégradables ou comestibles.
Le recyclage de l’eau dans l’ISS
À bord de l’ISS, un système récupère les eaux usées (transpiration, respiration et
urines des astronautes) et les purifie. Une partie de l’eau purifiée est électrolysée : le
passage d’un courant électrique dans l’eau aboutit à la formation de dihydrogène
gazeux et de dioxygène gazeux. Le dioxygène est alors injecté dans la station pour en
renouveler l’air.
Question 2 (6 points)
2a- Indiquer, en donnant un argument, si le dioxygène est un atome ou une molécule.
Le
dioxygène est une molécule constituée de
deux atomes d'oxygène.
2b- L’équation de la réaction chimique qui modélise l’électrolyse de l’eau est
2 H
2O --> 2 H
2 + O
2.
Choisir parmi les propositions ci-dessous celle qui est correcte.
Justifier ce choix.
P1 : 2 kg d’eau forment 2 kg de dihydrogène et 1 kg de dioxygène.
P2 : 2 kg d’eau forment 0,22 kg de dihydrogène et 1,78 kg de dioxygène.
Vrai.
P3 : 2 kg de dihydrogène et 1 kg de dioxygène forment 2 kg d’eau.
masse des réactifs = masse des produits.
Masse du réactif : 2 kg.
Masse des produits : 0,22 +1,78 = 2 kg.
Les matériaux dans l’ISS
L’aluminium est un matériau utilisé dans la fabrication des parois des différents
modules de l’ISS du fait de ses propriétés intéressantes, comme par exemple sa
masse volumique.
(2,7 g / mL).
Pour vérifier la valeur de la masse volumique de l’aluminium, on réalise l’expérience
schématisée ci-dessous en utilisant un cylindre d’aluminium.
Question 3 (9 points)
3a- Classer dans l’ordre les cinq étapes de la démarche expérimentale à suivre pour
vérifier la valeur de la masse volumique du cylindre d’aluminium.
Mesurer la masse m du cylindre d’aluminium à l’aide d’une balance.
Remplir l’éprouvette graduée avec un volume d’eau V1 = 50 mL.
Plonger délicatement le cylindre d’aluminium dans les 50 mL d’eau contenus
dans l’éprouvette graduée.
Mesurer le volume V2 de l’ensemble cylindre et eau.
Calculer le volume du solide en soustrayant V
1 à V
2.
3b- En utilisant les mesures de l’expérience précédente, vérifier que la masse
volumique du cylindre est bien celle de l’aluminium. Détailler les calculs effectués.
Volume du cylindre = 65-50 = 15 mL.
Masse volumique du cylindre = masse(g) / volume (mL)=40,5 / 15 =2,7 g / mL.
3c- En comparant les données du tableau intitulé masse volumique de différents
matériaux, expliquer le choix de l’aluminium pour la fabrication des parois des
différents modules de l’ISS.
La masse volumique de l'aluminium est inférieure à celle du fer et du titane.
Pour un même volume, la masse d'aluminium est inférieure à celle du fer ou du titane.
« 16 levers de Soleil »
Sur Terre, une personne immobile ne peut pas voir plus d’un seul lever de Soleil par
jour (soit 24 heures). Lors de sa première mission à bord de l’ISS, la mission Proxima,
Thomas Pesquet a participé à la réalisation d’un documentaire intitulé :
« 16 levers de Soleil ».
L’ISS parcourt environ 42 700 km pour effectuer le tour complet de la Terre à une
vitesse dont la valeur est constante et égale à 28 000 km/h.
Question 4 (8 points)
4a- Dans la liste ci-dessous, choisir deux adjectifs et rédiger une phrase pour
caractériser le mouvement de l’ISS autour de la Terre. Justifier l’emploi de ces deux
adjectifs.
Rectiligne - Circulaire - Accéléré - Uniforme - Ralenti.
L'ISS décrit un cercle autour de la terre à vitesse constante. Le mouvement de l'ISS autour de la terre est circulaire uniforme
4b- Expliquer, grâce à un raisonnement et des calculs, la signification du titre du
documentaire avec Thomas Pesquet : « 16 levers de Soleil ». Détailler les calculs
réalisés.
Durée d'un tour : 42 700 / 28 000 = 1,525 heures.
Nombre de tours effectués en 24 heures : 24 / 1,525 ~ 16 tours soit 16 levers de soleil.