L'ÉNERGIE ET SES CONVERSIONS

Annales

• Pour fabriquer un smartphone, il faut plus de soixante-dix matériaux différents dont une cinquantaine de métaux. L’extraction de ces métaux est coûteuse en énergie et les ressources sont limitées. Une batterie de smartphone contient entre autres des ions lithium.

  Les différentes parties d’un smartphone et les éléments présents dans la batterie :

  

   

  Question 1 : 

  La fabrication d’un smartphone produit du dioxyde de carbone qui a un impact climatique, dont l’acidification des océans.

  Le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau lors d’une transformation chimique.

  1a - Indiquer laquelle des équations de réaction ajustées modélise la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau. Justifier.

  Proposition A : CO₂ + H₂O → 2 H⁺ + CO₃^2-

  Proposition B :  2 H+ + CO₃^2- → CO₂ + H₂O

  Proposition C : CO₂ + H₂O → H⁺ + CO₃^2-

   

  1b - Nommer le matériel utilisé pour mesurer une valeur du pH de l’eau de mer par deux méthodes expérimentales différentes.

  1c - Expliquer pourquoi la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau provoque une acidification des océans.

  Empreinte carbone d’un smartphone :

  

   

  Question 2 :

  Proposer deux solutions qu’un utilisateur pourrait mettre en œuvre pour réduire l’impact carbone de son smartphone.

   

  Représentation d’un atome :

  

   

  Question 3 : 

  3a - Donner le symbole de l’élément lithium.

  3b - Donner le nombre de protons contenus dans le noyau d’un atome de lithium. 3c- En déduire le nombre d’électrons contenus dans un atome de lithium. Justifier.

   

  Chaque ion lithium provient d’un atome de lithium qui a perdu un électron.

  3d - En déduire la formule chimique de l’ion lithium.

   

  Dans de nombreuses gares ferroviaires, la batterie d’un smartphone peut être rechargée en pédalant sur un vélo fixé au sol.

   

  Question 4 :

  Sans recopier le diagramme énergétique du vélo, affecter à chaque numéro une forme d’énergie.

  

  Couramment, un chargeur « rapide » permet, avec une puissance d’environ 50 W, de recharger une batterie complètement déchargée en 30 minutes.

   

  Question 5 : 

  Déterminer, en wattheure (Wh), l’énergie nécessaire pour recharger la batterie en 30 minutes.

  L’énergie électrique peut être produite par un panneau solaire. Une surface courante de panneau solaire est 2 m². Un tel panneau est capable de produire en moyenne 400 kWh/an.

   

  Question 6 :

  Déterminer la surface d’un panneau solaire nécessaire pour une famille de quatre personnes qui rechargent chacun une fois par jour leur téléphone totalement déchargé. Commenter.

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