Exercice 1. 22 points
Partie 1 – Fonctionnement
de la pile à combustible (15 points)
Une pile à combustible contient, entre autres, du platine. Dans cet
exercice, on admet que le
noyau de cet élément chimique de symbole chimique Pt contient 78
protons et 117 neutrons.
1.Calculer le nombre de
nucléons de l’atome de platine.
78+117=195.
2.Donner la
représentation symbolique de l’élément platine.
19578Pt.
3.Indiquer, en
justifiant, le nombre d’électrons contenus dans un atome de platine.
L'atome est électriquement neutre : le nombre de protons est égal au
nombre d'électrons, soit 78.
L’atome de platine peut perdre deux électrons pour former un ion
platine.
4. Recopier sur la
copie la formule chimique correcte de l’ion platine parmi les
propositions
suivantes :
Pt
2- ; Pt
76+ ;
Pt 2+ vrai ; Pt
78+
.
L’élément platine a pour rôle d’accélérer la transformation chimique
qui se déroule dans la
pile à combustible. Cette transformation met en jeu du dihydrogène et
le dioxygène de l'air
pour former uniquement de l’eau.
5.Choisir, parmi
les propositions A, B, C et D suivantes, l’équation de réaction
chimique
ajustée qui décrit la transformation chimique qui a lieu dans une pile
à combustible en
recopiant la lettre correspondante sur la copie.
A) 2 H
2O → 2 H
2 + O
2
B) H
2 + O
2 → 2 H
2O
C)
2 H2 + O2 →
2 H2O vrai.
D) 2 H
2O → 2 H
2 + O
2.
6.À partir des
informations décrivant la transformation chimique ayant lieu dans la
pile à
combustible ou à l’aide de l’équation de la réaction chimique, préciser
pourquoi ce type de
véhicule permet de limiter la pollution atmosphérique dans les villes.
Pas d'émission de CO
2 gaz à effet de serre et d'oxydes
d'azote.
Partie 2 – Quelques
caractéristiques du moteur électrique (10 points)
Cette pile à combustible permet de fournir de l’énergie électrique qui
alimente le moteur du taxi.
Le moteur électrique convertit cette énergie pour permettre au taxi
d’avancer.
7. Indiquer sur la
chaîne de conversion énergétique la forme d’énergie qui lui
correspond parmi les choix suivants :
énergie thermique ; énergie lumineuse ; énergie électrique ; énergie
chimique ; énergie
cinétique ; énergie nucléaire.
À Paris, un taxi à hydrogène peut parcourir une distance d = 495 km
avec un réservoir plein
à la vitesse moyenne v = 15 km/h.
8.Calculer la
valeur de la durée t pendant laquelle un taxi à hydrogène parisien peut
rouler avec un réservoir plein.
t = d / v = 495 / 15 =33 heures.
Les voitures à moteur électrique n’émettent presque aucun bruit. Cela
peut être dangereux
pour les piétons ou les cyclistes qui ne les entendent pas arriver.
C’est pourquoi les
constructeurs doivent intégrer un dispositif permettant à ces voitures
de produire un son de
niveau sonore L = 50 dB pour des vitesses entre 0 et 20 km/h.
Au-dessus, on considère que le bruit des pneus sur la route suffit pour
signaler la présence des
véhicules.
9. Indiquer deux
raisons pour
lesquelles le niveau sonore des voitures à hydrogène a été fixé à 50 dB.
Le bruit doit être suffisant pour être perçu par les piétons ou les
cyclistes sans être fatiguant ou douloureux.
