Physique-Chmie 2

Exercice 1 : L’hydrogène, énergie du futur ? 1 - a) - Les gaz à effet de serre sont des gaz néfastes pour l'atmosphère à trop grande quantité. Ils sont à l'origine du réchauffement climatique. b) - 2H2 + 02 → 2H20 2 - a) Réaction à l'anode : H2 → 2H+ + 2e-, pole "-" Réaction à la cathode : O2 + 4H+ + 4e-, pole "+" b) Les électrons en trop viennent de la transformation (H2 → 2H+ + 2e-) x2 O2 + 4H+ + 4e- → 2H20 3 - a) On peut produire du dihydrogène avec des hydrocarbures ou des électrolytes de l’eau. b) Car il faut produire l'hydrogène. Si on fabrique du dihydrogène : - à partir d'hydrocarbure : on libère du CO2 lors de la réaction. Donc, Modèle de copie Word 3 même si c'est plus rentable actuellement, on aurait des voitures roulant à l'hydrogène, donc propres mais dont la production libèrerait du CO2 soit aucun intérêt. - à partir d'une électrolyse de l'eau : là aussi il faut faire attention. Actuellement dans le monde, 60% de l'électricité est produite à partir d'énergies fossiles, donc de la même façon on aurait de l'hydrogène fabriqué de façon propre, des voitures roulant de façon propre, mais une production d’électricité libérant du CO2 soit aucun intérêt. 4 – a) Car il ne se liquéfie qu'à -253°C donc pour pouvoir le liquéfier, deux solutions, soit réduire sa température jusqu'à -253°C en conditions de pression normales ce qui demande de l'énergie, soit le comprimer pour également le liquéfier. Pour une même quantité, un gaz nécessite plus de volume qu'un liquide, donc sous forme gazeuse, il ne serait pas envisageable de le stocker dans des réservoirs de taille acceptable, il faut donc mieux le stocker sous forme de liquide. b) 3000 kilowattheures par an 52 semaines par an 3000 / 52 = 57.7 1 kWh = 3,6 MJ 57.7 x 3.6 = 207.72 MJ 1kg de dihydrogène = 120MJ 207.72/120 = 1.731 Il faut donc stocker 1.731 Kg de dihydrogène Exercice 2 : Un million de joules ! 1 - 1 MJ= 10^6 J = 10^6 Ws 1 kW = 10^3 W Il faut donc 10^6/10^3=1000 s pour avoir 1 MJ Donc t = 1.106 / 1.103 = 1.103 secondes = 1 000 secondes = 16 min 40 s 2 - Pour obtenir par fission de l'uranium 235 une énergie de 1,0 MJ il en faut une masse d'environ 1,22.10-8 kg soit environ 12,2mg 3 - Sachant que 1 GJ= 1000 MJ donc 1 tep = 42 GJ IL faut donc 0.023 kg de pétrole pour obtenir une énergie E = 1,0 MJ 4 - On reçoit 300 kJ en 5 min. Il faut donc 3,3 m2 de surface en 5 min 5 - (90°-20°) * 4200 J Une masse d'eau de 1 kg se refroidissant de 90 °C à 20 °C permet de restituer au milieu ambiant 294 kJ 1 MJ / 294 kJ = 3,40 kg La masse volumique de l'eau est égale à 1 000 kg.m-3 = 1 kg.L-1 Donc 3,4 kg = 3,4 L Modèle de copie Word 4 6 – a) 1 * 10 * 10 = 100 J b) La rivière qui a un débit de 1,0 * 10^4 kg/s a donc une puissance de : P = 1,0 * 10^4 kg * 10 * 10 = 10^6 J/s Donc pour recueillir une énergie de 1,0 MJ il suffira d'une seconde Exercice 3 : Radioactivité de l’iode 131 1 - 13153I : 53 protons ; 131-53 = 78 neutrons. 2 - Le noyau isotope de l'iode est le 127 53 X car il possède un isotope 127 qui est stable et qui représente la totalité de l'iode naturel 3 – a) L'énergie d'une centrale nucléaire provient de la fission de noyaux d'atomes lourds b) Un noyau radioactif est un noyau qui va se désintégrer de manière spontanée et aléatoire. 4 - 160000/2=80000. 160000/2^4=10000 5 – a) Les radiations nucléaires peuvent détruire les molécules, notamment celles du corps humain. Lorsque les molécules d’ADN des cellules sont détruites, il existe un risque de développement d’un cancer. Ces radiations sont donc cancérigènes. Contrairement aux autres substances cancérigènes (les substances chimiques, par exemple), il n’existe pas de "dose inoffensive"pour la radiation, c’est-à-dire une valeur minimale en deçà de laquelle les radiations n’ont aucun effet. b) Les comprimés empêche l'accumulation d'iode radioactif sur la thyroïde en la saturant car lors d'un accident nucléaire les isotopes radioactifs de l'iode s'accumulent dans la thyroïde ce qui l'irradient et peut induire des cancers.