Physique chimie

A - Première partie

/9 points

1. Sécurité (5 points)

a)

Sécurité des personnes :

- La prise de terre permet l’écoulement des courants de fuite vers la terre et donc d’éviter

l’électrisation ou l’électrocution.

- Le disjoncteur différentiel ouvre le circuit électrique général quand il existe une différence

entre les intensités du fil de phase et du fil neutre. (donc évite l’électrisation et l’électrocution)

Sécurité des appareils électriques :

- Fusible : il ouvre le circuit et arrête le courant circulant dans un appareil en cas de surintensité.

Il protège un appareil (destruction ou incendie).

- Disjoncteur de puissance : il ouvre le circuit général en cas de surintensité et protège

l’installation électrique (incendie).

b) Disjoncteur différentiel :

1er dessin : en fonctionnement normal, les courants dans P et N sont égaux, il n’y a pas de courant

dans C.

K1 et K2 assurent la fermeture du circuit général.

2e

dessin : en cas de courant de fuite, les courants dans P et N sont différents et il apparaît un

courant induit dans C.

K1 et K2 sont attirés par l’électroaimant et ouvrent le circuit général.

2027C02 – 2/4

2. Facture (2,5 points)

a) L’unité d’énergie utilisée sur une facture d’électricité :

Le kilowatt heure (kWh)

b) La puissance souscrite :

La puissance souscrite est 6 kW.

Plus la puissance souscrite est élevée, plus l’abonnement est cher.

Il faut donc choisir une puissance suffisante pour permettre le bon fonctionnement simultané des

appareils, mais pas trop élevée, ce qui représenterait un surcoût.

c) Putilisé = ( 2 x 1500 ) + 2400 + 2300 = 7700 W = 7,7 kW

Cette puissance est supérieure à la puissance souscrite : le disjoncteur va ouvrir l’alimentation

électrique. Dans le cadre de cet abonnement, monsieur X ne peut pas faire fonctionner

simultanément ces appareils.

d) Est-il toujours judicieux de choisir l’option « heures creuses » lors de l‘abonnement ?

L’abonnement « heures creuses » a un coût plus élevé que l’abonnement de base : il faut donc que

l’économie réalisée avec le prix du kWh « heures creuses » soit supérieure au surcoût de

l’abonnement.

3. Combustion (1,5 points)

C4 H10 + 13/2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O (butane)

1 mol 13/2 =6,5 mol

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O (méthane – gaz de ville)

1 mol 2 mol

Une combustion doit être complète pour être sans risque et avec le meilleur rendement.

Puisque butane, méthane et dioxygène sont des gaz, on peut raisonner de la même façon sur les

volumes que sur les nombres de moles.

Ainsi, pour un volume de gaz brûlé de 1 m3

par exemple, il faut :

 Butane :

V(O2) = 6,5 m3

soit un volume d’air = 5 × 6,5 = 32,5 m3

 Méthane – gaz de ville :

V(O2) = 2 m3

soit un volume d’air = 5 × 2 = 10 m3

Les proportions de gaz et d’air diffèrent : on ne peut pas utiliser les mêmes brûleurs pour ces deux

combustions.

Il faut changer les gicleurs des brûleurs de la cuisinière et les tuyaux de raccordement pour respecter la

proportion gaz-air dans du méthane.

2027C02 – 3/4

B - Deuxième partie : Consommation d’énergie

/11 points

4. Chauffe-eau électrique (6,5 points)

a)

- L’élément chauffant est une résistance.

- La conversion de l’énergie électrique en chaleur se nomme effet Joule.

b) La « consommation d’entretien » :

Un chauffe-eau n’a pas une isolation parfaite et il y a des pertes de chaleur par ses parois, même

sans consommation d’eau chaude. Pour compenser ces pertes, le chauffe-eau consomme de

l’énergie électrique, appelée « consommation d’entretien ». Cela permet de garder l’eau à la

température désirée si on ne l’utilise pas dans la journée.

c)

...