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DEVOIR SURVEILLE N°5, classe de 1°L


(20 points ; 55 min )

N.B. - Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction.

- Dans la mesure du possible, et sauf indication contraire, toute réponse devra être justifiée.

Exercice 1 (11 points, D’après bac 09/2007 France métropolitaine)

Document 1 : En France, 78% de l’électricité est d’origine nucléaire. C’est l’une des plus compétitives d’Europe.”

Grâce à son parc de 58 réacteurs, la France atteint un taux d’indépendance énergétique proche de 50%, lui garantissant une grande stabilité d’approvisionnement.

Le nucléaire est une énergie qui n’émet pas de gaz à effet de serre. Dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique phénomène désormais bien compris des scientifiques, et défini comme inéluctable, il apparaît indispensable d’utiliser des modes de production d’énergie qui n’agissent pas sur ce réchauffement, afin de ne pas l’aggraver encore. Le nucléaire a sans aucun doute, aux côtés d’autres énergies, comme les énergies renouvelables, un rôle important à jouer pour contribuer à préserver l’environnement.

D’après le site Internet du CEA (Commissariat à l’Energie Atomique) www.cea.fr/fr/jeunes/QR/nucleaire_1 .htm

Question 1 (Physique-Chimie) (1 point) Restituer des connaissances.

Citer un des principaux gaz responsable de l’effet de serre.

Question 2 (Physique-Chimie) (2 points) Mettre en relation des informations et

des connaissances

a. Citer deux types d’énergies renouvelables.

b. L’énergie nucléaire en fait-elle partie? Pourquoi?

Question 3 (Physique-Chimie) (2points) Mettre en relation des informations et

des connaissances

a. D’après le document 1, que peut-on dire des centrales nucléaires du point de vue du respect de l’environnement?

b. Proposer deux inconvénients des centrales nucléaires qui nuancent les propos de ce document.

Question 4 (Physique-Chimie) (2 points) Restituer des connaissances.

a. On utilise fréquemment comme combustible nucléaire l’uranium 235 . Que représentent les nombres 235 et 92 ?

b. Comment appelle-t-on la réaction nucléaire que l’on fait subir à l’uranium 235 dans une centrale nucléaire?
Document 2 : Schéma de principe d’une centrale nucléaire

n6_schema_04b

D’après le site internet du CEA (Commissariat à l’Energie Atomique)

www.cea.fr/jeunes/QR/nucleaire_1.htm

Question 5 (Physique-Chimie) (1,5 point) Restituer des connaissances.

Compléter la légende du document 2 en associant aux chiffres 1, 2, 3 et 4 le terme qui convient parmi les suivants : eau liquide, vapeur d’eau, alternateur, condenseur.

Document 3 : Le tri et le stockage des déchets radioactifs

On distingue les déchets selon leur durée de vie et leur activité.

Les déchets à vie courte, de faible et moyenne activité. Ils représentent 90 % des déchets radioactifs produits en France. Au bout de 300 ans, ces déchets ont perdu presque toute leur activité. Ils sont compactés dans des fûts en acier ou en béton qui sont stockés dans des centres de stockage de surface, Il en existe deux en France, à La Hague (Manche) et à Soulaines (Aube). (...)

Les déchets à vie longue et/ou de haute activité (10 % du volume total). Leur décroissance radioactive s’étend sur plusieurs milliers voire centaines de milliers d’années. Ils sont coulés dans du bitume ou du verre. En France, leur devenir fait l’objet d’une loi votée en 1991. L’une des options envisagées est le stockage en formation géologique profonde. Elle sera étudiée grâce à la réalisation de deux laboratoires souterrains. Les autres options sont leur transformation, en réacteur nucléaire, en déchets radioactifs à vie plus courte (cette opération s’appelle la transmutation), mais également l’étude des procédés de conditionnement et l’entreposage de longue durée en surface ou en subsurface (à quelques dizaines de mètres sous terre) (...)

D’après le site Internet du CEA (Commissariat à l’Energie Atomique)

Question 6 (Physique-Chimie) (2,5 points) Mettre en relation des informations et

des connaissances

Le technétium 99 est un produit de fission dont la demi-vie (anciennement appelée période radioactive) vaut 210 000 ans.

a. D’après le document 3, à quel type de déchets appartient le technétium 99 ?

b. Définir le temps de demi-vie. Au bout de combien de temps ne restera-t-il plus qu’un quart des noyaux de technétium dans un échantillon ?

c. Pour traiter le technétium 99, on envisage de le transformer en technétium 100. Le technétium 100 est radioactif de demi-vie 15,8 secondes. Quel est l’intérêt d’un tel procédé du point de vue du stockage des déchets ? Expliquer.

Exercice 2 (7 points ; d’après bac Afrique 2007)

Document 1 : Les éoliennes
Les hommes ont toujours imaginé des moyens pour exploiter le vent.
Les premiers moulins firent leur apparition vers le XIIème siècle surtout en Europe. Ils étaient principalement destinés à moudre le grain ou encore à pomper l'eau. Les ailes étaient constituées d'une armature en bois sur lesquelles était fixée une toile.
Nos hélices modernes ne constituent finalement qu'une modeste amélioration de ces ingénieux mécanismes.
Nombreux sont les moulins à vent en France et en Grèce. Mais seuls, le Danemark et la Hollande ont véritablement continué à préserver la culture éolienne.
On croit souvent que plus les éoliennes ont des pales, plus elles tourneront vite. Et bien non, une éolienne à deux pales fonctionne tout aussi bien qu'une éolienne à trois pales, c'est tout simplement la surface balayée par l'hélice qui compte.
Pour que l'installation d'une éolienne soit rentable, il faut tout d'abord connaître le potentiel éolien du site concerné soit un relevé météo, soit par l'installation d'un mât de mesure. La hauteur de l'éolienne est un élément important. Une petite éolienne va être installée à 10 mètres de hauteur, une grande éolienne s'élèvera à plus de 100 mètres.
L'ensemble des pales constitue le rotor. celui-ci est couplé à la nacelle qui contient l'alternateur qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.
L'efficacité maximum de l'éolienne est obtenue lorsque l'hélice est face au vent, donc perpendiculaire au vent.
L'orientation de la nacelle est télécommandée par un anémomètre girouette.
L'électricité produite est soit consommée directement pour un usage privé en site isolé, soit injectée sur le réseau d'électricité le plus proche.
D'après le site internet : http://www.arer.org



L'énergie produite par une éolienne fait partie des énergies renouvelables.

 

 

Question 1 (Physique - Chimie) (2 point) Utiliser ses connaissances pour expliquer

Mettre en relation connaissances et informations
1.1. Comment l'alternateur transforme-t-il l'énergie mécanique en énergie électrique ?


1.2. Pourquoi l'énergie éolienne est-elle de plus en plus développée ?



Document 2 : l'énergie fossile
On qualifie une énergie de "fossile" lorsqu'elle est issue de la décomposition de plantes et d'animaux d'une époque préhistorique.

Le point commun entre toutes ces sources d'énergie est qu'elles sont composées essentiellement de carbone (et parfois d'hydrogène) et que leur ressource est limitée dans le temps et dans l'espace.

Mis à part leur disponibilité de plus en plus limitée, les énergies fossiles ont un autre inconvénient : leur combustion, pour produire de l'électricité et de la chaleur, émet une grande qualité et une grande diversité de polluants. Le principal est le CO2, gaz le plus incriminé dans le réchauffement planétaire.
co2_fossile

Concentration en CO2 dans l'atmosphère
D'après le site internet : http://www.arer.org

 

Question 2

(Physique - Chimie) (1,5 point) Restituer ses connaissances
Citer deux sources d'énergie fossile.

 

Question 2 (Physique - Chimie) (1,5 point) Saisir des informations
Quel est l'inconvénient majeur des énergies fossiles mentionné dans le document 2 ?

Document 3 : les émissions de gaz à effet de serre
Concentration en NO2 dans l'atmosphère

no2


Concentration en CH4 dans l'atmosphère
ch4

Réchauffement global de la planète
rechauffement_global


Les régions les plus concernées par les effets directs de ce réchauffement climatique sont les zones proches du niveau de la mer, dont les îles, qui risquent de voir monter les océans de 1 à 2 mètres dans le siècle à venir.

D'après le site internet : http://www.arer.org




 

Question 3 (Physique - Chimie) (2 point) Mettre en relation connaissances et

informations
En utilisant les graphiques du document 3 ainsi que vos connaissances, faire l'analyse des conséquences sur notre planète de l'émission de gaz à effet de serre.
 

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