Physique-Chimie e Technologie - Decitre...Ce livre reprend toutes les notions de physique-chimie, technologie et sciences de la vie et de la Terre au programme du nouveau Brevet et

333eee

BREVETObjectif

Sébastien DessaintProfesseur certifi é de Physique-Chimie

Fabienne OttevaereProfesseur certifi é de SVT

E

Physique-ChimieTechnologieSVT

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www.hachette-education.comI.S.B.N. 978-2-01-701140-8© Hachette Livre 2017, 58, rue Jean Bleuzen, 92170 Vanves cedex.Tous droits de traduction, de reproduction et d’adaptation réservés pour tous pays.

Conception graphiqueCouverture : Mélissa ChalotIntérieur : Françoise Bouvard et Médiamax RéalisationSchémas : Lasergraphie, Domino et Soft OfficeMise en pages : Soft OfficeCouverture : Stéphanie Benoît

Ce livre reprend toutes les notions de physique-chimie, technologie et sciences de la vie et de la Terre au programme du nouveau Brevet et propose des sujets type Brevet pour s’entraîner. Il vous permettra ainsi d’assimiler parfaitement le cours et de savoir l’appliquer le jour de l’épreuve.Au fil des 25 chapitres, vous trouverez :

LE COURS

63

Un circuit électrique est composé de dipôles reliés entre eux. Le dipôle généra-teur apporte l’énergie électrique* aux différents dipôles récepteurs composant le circuit. Qu’il soit en série ou en dérivation, le circuit peut être décrit par deux grandeurs : la tension* électrique et l’intensité* électrique.

1 Schématiser le circuit électrique

■ Un circuit électrique contient un dipôle générateur (ex. : pile, photopile, batterie, générateur) relié à des dipôles récepteurs (ex. : lampe, diode, DEL, moteur, etc.) par des fils de connexion.

■ On appelle symbole électrique la représentation codée d’un dipôle.

M G+ –

+–

LampeInterrupteur

ferméInterrupteur

ouvertDiode

Pile Moteur Générateur DEL

■ Un circuit électrique est représenté par un schéma . Il doit être tracé à la règle et avoir une forme rectangulaire.

2 Les deux types de circuit

■ Un circuit en série comporte une seule boucle.

■ Un circuit avec dérivations contient plusieurs boucles.Ex. :

Circuit avec dipôles en série Circuit avec dipôles en dérivationLa pile et les deux lampes sont sur la même boucle, les dipôles sont en série.Si l’une des lampes grille, alors l’autre ne fonctionne plus.

Brancheprincipale

Branchesdérivées

Nœud

La pile et les deux lampes ne sont pas sur la même boucle, les dipôles sont en dérivation.Si l’une des lampes grille, alors l’autre fonctionne encore.

PHYSIQUELes lois du circuit électrique 8

LES SUJETS TYPE BREVET

SUJET DU BREVETCOURS CORRIGÉ

120

16 Écosystème et activités humaines

Le thon rouge : une espèce menacéeLe thon rouge de l’Atlantique (Thunnus thynnus) est l’un des poissons les plus convoités au monde. Ce poisson est recherché pour sa chair rouge, qui est très appréciée, notamment au Japon pour les sushis et les sashimis. Il figurait à la fin des années 2000 parmi la liste des espèces menacées de disparition.

Document 1 Estimation de la population de thons rouges

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2012

2014

2010

0

100

200

300

400

500

600Quantité de thons rouges (en milliers de tonnes)

Années

585

Source : Comité scientifique de la Commission internationale pour la conservation des thonidés de l’Atlantique (ICCAT), 2008-2014.

Document 2 Quantité de thons rouges pêchés annuellement

Estimation du seuil de pêche au-delà duquel

la survie de l’espèce n’est plus assurée

Tonnage pêché dans l’Atlantique Nord et la Méditerranée

en 2006 en 2010

15 000 tonnes50 000 tonnes

dont 17 500 en pêche illégaleenviron 13 000 tonnes

Le thon rouge est principalement pêché par la France, l’Espagne, l’Italie et le Japon.À la fin des années 2000, plusieurs mesures concernant la pêche du thon rouge en Atlantique Nord et en Méditerranée ont été mises en œuvre : réduction des quotas de pêche, fermeture de la pêche pendant six mois, taille minimale de 30 kg pour tout exemplaire pêché, etc.

11

92

COURS SUJET DU BREVET CORRIGÉ

Matériaux et objets techniques

1 Le cadre du vélo est en aluminium : ce matériau appartient à la famille des métaux.La selle du vélo est en PVC : ce matériau appartient à la famille des matières plastiques.Les phares du vélo sont en verre : ce matériau appartient à la famille des minéraux.

2 Pour déterminer la fonction d’usage du vélo, on pose la question : « À quoi sert l’objet technique ? » Le vélo sert à se déplacer : c’est sa fonction d’usage.Pour déterminer la fonction d’estime du vélo, on pose les questions : « L’objet technique me plaît-il ? Pourquoi ? » La couleur, le design, le prix peuvent être des fonctions d’estime du vélo.Pour déterminer la fonction technique du vélo, on pose la question : « Quelles actions doit remplir l’objet technique ? » Le vélo électrique doit pouvoir être mis en mouve-ment, se diriger, freiner et aider au déplacement grâce à un moteur électrique.

3 La masse volumique est la caractéristique permettant de justifier le choix du matériau. En effet, la masse volumique de l’aluminium est plus petite que celle du fer (doc. 3). Un cadre en aluminium pèse donc moins lourd qu’un cadre en fer.

4 L’expérience 1 donne la masse du matériau : m = 720,9 g.L’expérience 2 donne le volume du matériau : V = 215 – 134 = 81 mL.On utilise la formule de la masse volumique : ρ = m

V .

On a : ρ = 720,981

= 8,9 g/mL, soit 8,9 g/cm3 car 1 cm3 = 1 mL.

Le matériau du document 4 est donc du cuivre (doc. 3).

5 La législation française impose une vitesse maximale de 25 km/h. La puissance du moteur ne doit pas dépasser 250 watts. De plus, le moteur ne doit pas pouvoir fonc-tionner lorsque l’utilisateur ne pédale pas. Enfin, le vélo doit être homologué (doc. 2). Ces fonctions contraintes limitent les solutions techniques utilisées pour réaliser le vélo.

6

Se déplacer enayant uneassistance

Vélo avecassistanceélectrique

Utilisateur Route (sol)

LES CORRIGÉS

Un cours clair et structuré, avec tout ce qu’il faut savoir.

Des sujets de type Brevet pour s’entraîner en vue de l’épreuve.

Des corrigés détaillés pour vérifier ses réponses et progresser.

M O D E D ’ E M P L O I

2

Des documents variés (schémas, graphiques, tableaux).

SUJET DU BREVET

COURS

CORRIGÉ

121

16Écosystème et activités humaines

SVTDocument 3 Carte d’identité du thon rouge

Thon rougeTaille maximale : 3 m.Longévité : 20 à 40 ans.Distribution : Atlantique Nord et Est, Méditerranée.Régime alimentaire : poissons, crustacés, céphalopodes.Fécondité : Une femelle pond 5 à 45 millions d’œufs en mai-juin.Document 4 Place du thon rouge dans les chaînes alimentaires

Phytoplancton(plantes vertesmicroscopiques)Zooplancton(animauxmicroscopiques)

Est mangé par

Bar

Thon rouge

Requin

Cormoran

Hareng

Zooplancton

Phytoplancton

Petits poissons(végétariens)

Questions

1 À partir des informations des documents 1 et 2, expliquer pourquoi la régle-mentation de la pêche du thon rouge a été modifiée à la fin des années 2000.2 À l’aide des documents 3 et 4, expliquer en quoi la disparition du thon rouge serait une menace pour la biodiversité dans le milieu marin.3 Le stock de thons rouges a nettement augmenté ces dernières années. À partir

du document 2, indiquer ce qui a permis ce rétablissement du stock.

Des schémas pour comprendre et mémoriser.

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A V A N T - P R O P O S

Cet ouvrage est conforme aux programmes d’enseignement des sciences du cycle 4. Il regroupe les connaissances et les compétences des classes de cinquième, quatrième et troisième abordées en physique-chimie, technologie et sciences de la vie et de la Terre.Il a été conçu pour vous permettre de réviser efficacement tous les thèmes abordés au cours des trois années du cycle 4 dans ces différentes disciplines scientifiques et pour vous préparer au mieux à l’épreuve écrite de Sciences et Technologie du Brevet, qui évalue deux disciplines scientifiques, tirées au sort chaque année parmi les trois disciplines citées précédemment.

Pour cela, l’ouvrage présente les thèmes au programme de chaque discipline. Ces thèmes ont pour objectif d’approfondir vos connaissances et vos compétences dans le domaine des sciences afin d’acquérir une lecture scientifique du monde actuel. Cet ouvrage est composé de trois parties :– quatre thèmes de physique-chimie : organisation et transformations de la matière ; mouvement et interactions ; l’énergie et ses conversions ; des signaux pour observer et communiquer ;– deux séquences de technologie : matériaux et objets techniques ; outils de descrip-tion et de représentation ;– trois thèmes de sciences de la vie et de la Terre : la planète Terre, l’environnement et l’action humaine ; le vivant et son évolution ; le corps humain et la santé.

Chaque thème est décomposé en plusieurs chapitres. Dans chaque chapitre, vous trou-verez un cours, un sujet type Brevet et son corrigé détaillé :

■ LE COURS est un rappel complet des connaissances fondamentales sous une forme structurée. Les notions importantes y figurent en rouge. Des schémas synthétiques, des exemples et des illustrations aident à la compréhension des notions.

■ LE SUJET DE BREVET permet de s’entraîner en vue de l’épreuve écrite de Sciences et Technologie.

■ LE CORRIGÉ détaillé du sujet de Brevet permet de s’auto-évaluer et de retravailler les notions qui ne sont pas acquises. Si vous ne parvenez pas à traiter une partie du sujet, ne vous précipitez surtout pas sur la solution ! Essayez plutôt de revoir LE COURS qui lui correspond.

■ En fin d’ouvrage se trouve un LEXIQUE où sont données les définitions précises de certains termes difficiles ou importants. Ceux-ci sont signalés au fil du texte par un astérisque*.

3

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Cet ouvrage, qui complète utilement vos cours de collège, vous prépare de façon méthodique et progressive à l’épreuve écrite de Sciences et Technologie du Brevet. Comme les nouveaux programmes d’enseignement des disciplines scien-tifiques sont très denses, il vous sera plus facile d’assimiler les connaissances et les méthodes de rédaction en travaillant régulièrement tout au long de l’année. Un travail sérieux doit vous permettre de progresser rapidement.Bon courage !

LES AUTEURS.

Avant-propos

4

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Descriptif de l’épreuve de Sciences et Technologie au Brevet et conseils . . . . . . . . . . . . 9

ChimieOrganisation et transformations de la matière

1 Constitution et états de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Sujet du Brevet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Corrigé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2 Les transformations en chimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18


3 Ions, pH, propriétés acido-basiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27


4 Organisation de la matière dans l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34


PhysiqueMouvement et interactions

5 Vitesse et mouvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43


6 Interactions et forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50


L’énergie et ses conversions

7 Sources et transferts d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57


S O M M A I R E

5

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8 Les lois du circuit électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63


9 Résistance, puissance et énergie électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70


Des signaux pour observer et communiquer

10 Signaux lumineux et sonores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78


Technologie

11 Matériaux et objets techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87


12 Outils de description et de représentation : algorithme, organigramme et tableur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93


Sciences de la vie et de la TerreLa planète Terre, l’environnement et l’action humaine

13 Activité interne de la Terre et risques pour l’Homme . . . . . . . . . . . . . 100

Cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Sujet du Brevet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Corrigé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

14 Phénomènes climatiques et météorologiques et risques pour l’Homme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107


Sommaire

6

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15 L’exploitation des ressources naturelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113


16 Écosystème et activités humaines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118


Le vivant et son évolution

17 La nutrition des animaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123


18 Nutrition des végétaux et rôle des micro-organismes . . . . . . . . . . . . 130


19 Diversité et stabilité génétique des êtres vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135


20 La reproduction sexuée : source de diversité génétique . . . . . . . . . 139


21 Biodiversité et évolution au cours du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144


Le corps humain et la santé

22 Réalisation d’un effort, système nerveux et conduites à risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149


23 Alimentation et digestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156


Sommaire

7

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24 Monde microbien et santé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161


25 Reproduction et comportements responsables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167


Lexique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Sommaire

8

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57

L’énergie existe sous de multiples formes. Elle peut être électrique, chimique, thermique, lumineuse, nucléaire, cinétique ou de position. L’énergie ne se crée pas, mais elle peut être transférée d’un corps vers un autre. Elle peut aussi être convertie d’une forme à une autre.

1 Sources et formes d’énergie

■ Une source d’énergie* est un phénomène ou une matière première pouvant être exploitée afin d’obtenir une forme d’énergie utilisable par l’Homme.

■ Une énergie est dite « renouvelable* » si son utilisation n’entraîne pas la diminution de sa réserve à l’échelle du temps de l’humanité.Ex. : Sources d’énergies renouvelables : Soleil, vent, eau, chaleur du sol (géother-mie), biomasse, bois, etc.Sources d’énergie non renouvelables : charbon, gaz, pétrole, uranium, etc.

2 Conversion d’énergie

■ L’énergie ne se crée pas et ne se perd pas : elle se conserve.

■ L’énergie peut être convertie d’une forme à une autre grâce à un convertisseur .Ex. : Les piles convertissent l’énergie chimique des substances qu’elles contiennent en énergie électrique*.

3 Transferts d’énergie

■ Lorsque l’énergie d’un corps passe dans un autre corps, on parle de transfert d’énergie .

■ La chaleur* est un transfert thermique, qui peut s’effectuer par conduction , par convection ou par rayonnement .Ex. : Lorsque deux corps ayant des températures différentes sont mis en contact, il y a transfert thermique de l’objet le plus chaud vers l’objet le plus froid. Le transfert thermique s’arrête lorsque les deux objets sont à la même température.

PHYSIQUESources et transferts d’énergie 7

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SUJET DU BREVET CORRIGÉCOURS

7 Sources et transferts d’énergie

58

4 Bilan énergétique d’un système

■ Pour réaliser le bilan énergétique d’un objet, on construit une chaîne d’éner-gie. Le convertisseur est représenté par un cercle et les transferts d’énergie par des flèches.Ex. : Un moteur reçoit de l’énergie élec-trique* qu’il transforme en énergie méca-nique. Lors de cette conversion, le moteur chauffe. Une partie de l’énergie est donc transformée en énergie thermique (chaleur).Le fonctionnement d’un alternateur est inverse à celui du moteur. Il reçoit de l’éner-gie mécanique qu’il transforme en énergie électrique.

5 L’énergie mécanique d’un objet

■ L’énergie mécanique d’un objet s’exprime en joules (J) .

■ Au voisinage de la Terre, un objet possède une énergie de position E . Cette énergie dépend de sa position et de sa masse.Ex. : Immobile sur un rocher, cette personne se prépare à sauter. Elle possède de l’énergie de position. En sautant, son énergie de position diminue.

■ Lorsqu’un objet est en mouvement*, il possède une énergie cinétique E .Elle s’obtient par la formule :

Ec = 12

mv2

vitesse (m/s)

énergie cinétique (J) masse (kg)

Ex. : Calculons l’énergie cinétique d’une moto de 240 kg roulant à 25 m/s.Ec = 1

2 × 240 × 252 = 75 000 J.

L’énergie cinétique de la moto est de 75 000 joules, soit 75 kilojoules (kJ).

■ L’ énergie mécanique E d’un objet est égale à la somme de son énergie de position et de son énergie cinétique :

E = E + EM p c

Énergieélectrique

Moteur

Énergiemécanique

Chaleur

p

c

M

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59

7Sources et transferts d’énergie

PHYS

IQUE

La production d’électricité en FranceLa France utilise différents types de sources d’énergie pour produire de l’électri-cité. C’est ce qu’on appelle le « mix électrique ». On se propose d’étudier la composition de ce mix électrique en France, puis le fonctionnement d’une centrale électrique, et enfin l’énergie d’un véhicule élec-trique.

Document 1 Répartition du mix électrique français et mondial par type de centrale

France : 550 TWh

Monde : 19 800 TWh

Autres sources d’EnR : 32 %Photovoltaïque : 4 %

Éolien : 64 %

Gaz : 51 %Charbon : 32 %Fioul : 13 %Autres : 11 %

Hydraulique : 12 %

Thermique : 11 %

Autres : 2,7 %

Nucléaire : 74 %

Thermique : 68 %

Autres : 2,6 %

Nucléaire : 14 %

Hydraulique : 16 %

Charbon : 61 %Gaz : 31 %Fioul : 8 %

L’unité d’énergie utilisée est le térawattheure (TWh). EnR signifie « énergie renouvelable ».

Document 2 Puissances de 10 et préfixes correspondants

–15

(f)

–12

(p)

–9

(n)

–6

(µ)

–3

(m)

0 3

(k)

6

(M)

9

(G)

12

(T)

femto pico nano micro milli kilo méga giga téra

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Document 3 Fonctionnement d’une centrale hydroélectriqueL’eau est stockée dans un barrage. En passant dans une conduite forcée, l’eau du barrage acquiert de la vitesse. Elle met en rotation les pales de la turbine. La tur-bine est reliée à un alternateur qui pro-duit de l’énergie électrique lorsqu’il est en mouvement. L’électricité est ensuite acheminée par un réseau de câbles élec-triques jusqu’à l’utilisateur.

B

ARéservoir

Turbine

Transformateur

Alternateur

Conduite forcée

Barrage

Ligne électrique

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60

7 Sources et transferts d’énergie

QuestionsLes parties A, B et C sont indépendantes.

Partie A Le mix électrique français

1 À partir du document 1, décrire le mix électrique français en précisant, pour chaque secteur, la source d’énergie utilisée. Comparer ensuite la composition du mix électrique français avec celle du mix mondial. Proposer une hypothèse per-mettant d’expliquer la principale différence entre ces deux mix.

2 Quel critère peut permettre de classer les sources d’énergie utilisée dans le mix électrique français en deux catégories ? Classer dans un tableau les sources d’énergie selon ce critère.

3 Calculer, en térawattheures, la valeur de l’énergie électrique produite par le secteur hydraulique en France, puis convertir cette énergie en wattheures.

Partie B Fonctionnement d’une centrale hydroélectrique

4 Expliquer le rôle de l’alternateur dans une centrale hydroélectrique sachant que son fonctionnement entraîne son échauffement. Construire son diagramme d’énergie.

5 Le capot se trouvant contre l’alternateur chauffe lorsque l’alternateur fonc-tionne. Expliquer cette observation en termes d’énergie.

6 Sur le document 3, comment varient l’énergie de position et l’énergie ciné-tique de l’eau entre les points A et B ?

Partie C L’énergie d’une voiture électrique

7 Rappeler l’expression permettant de calculer l’énergie cinétique d’un corps Ec en fonction de sa masse m et de sa vitesse v. Indiquer les unités de chaque grandeur.

8 Calculer l’énergie cinétique d’une voiture électrique lorsqu’elle roule à la vitesse de 90 km/h, sachant que la masse de ce véhicule est de 1 468 kg.

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7

61


Sources et transferts d’énergie

PHYS

IQUE

Partie A Le mix électrique français

1 Le mix électrique français est composé de quatre grands secteurs : nucléaire, hydraulique, thermique et autres (éolien, photovoltaïque et autres énergies renouve-lables).

Dans une centrale nucléaire, la source d’énergie utilisée est l’uranium.Dans une centrale hydraulique, la source d’énergie utilisée est l’eau.Dans une centrale thermique, la source d’énergie utilisée peut être du gaz, du charbon ou du pétrole.L’éolien utilise du vent, le photovoltaïque, le Soleil.

En France, c’est le nucléaire (74 %) qui fournit la plus grande partie de l’énergie élec-trique, alors qu’à l’échelle mondiale c’est le secteur thermique (68 %). La France ne possède pas de gisement de sources d’énergie pouvant être utilisées dans les centrales thermiques. C’est pourquoi elle a développé un programme nucléaire pour produire son électricité.

2 On peut classer les sources d’énergie en prenant comme critère de classement : Cette source d’énergie est-elle renouvelable ?

Une énergie est dite renouvelable si son utilisation n’entraîne pas la diminution de sa réserve à l’échelle du temps de l’humanité.

Sources d’énergie renouvelables Sources d’énergie non renouvelables

Soleil, vent, eau Charbon, gaz, pétrole, uranium

3 La production totale d’électricité produite en France est de 550 TWh. Le secteur hydraulique représente 12 % de la production totale (doc. 1).

Il faut donc calculer 12 % de 550, soit 12100

× 550 = 66.

Le secteur hydraulique produit 66 TWh.1 TWh = 1012 Wh (doc. 2), donc 66 TWh = 66 × 1012 Wh.

Partie B Fonctionnement d’une centrale hydroélectrique

4 L’alternateur est un convertisseur d’énergie. Il reçoit de l’énergie mécanique par le mouvement de la turbine. Il la convertit en énergie électrique (doc. 3). Lors de cette conversion, l’alternateur chauffe. Une partie de l’énergie est donc transformée en énergie thermique.

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Sources et transferts d’énergie

Diagramme d’énergie de l’alternateur

Énergiemécanique

Alternateur

Énergieélectrique

Énergiethermique

5 Le capot est au contact de l’alternateur. Il chauffe car lorsque deux corps ayant des températures différentes sont mis en contact, il y a transfert thermique de l’objet le plus chaud vers l’objet le plus froid.

6 Dans sa position initiale, l’eau du barrage possède de l’énergie de position. Cette énergie est d’autant plus importante que le barrage est haut. Entre les points A et B, l’eau descend dans la conduite forcée, l’énergie de position de l’eau diminue.

Lorsque l’eau passe dans la conduite forcée, elle acquiert de la vitesse. Son énergie cinétique augmente donc entre les points A et B.

Partie C L’énergie d’une voiture électrique

7 On a :

Ec = 12

mv2

avec Ec = énergie cinétique en joules (J) ; m = masse en kilogrammes (kg) ; v = vitesse en mètres par seconde (m/s).

8 Calculons l’énergie cinétique de la voiture. Celle-ci pèse 1 468 kg et roule à 90 km/h.

Il faut d’abord convertir la vitesse en m/s. Pour passer de km/h à m/s, il faut diviser la vitesse par 3,6 :903,6

= 25. Donc 90 km/h = 25 m/s.

On a : Ec = 12

× 1 468 × 252 = 458 750 J. Donc Ec ≈ 459 kJ.

L’énergie cinétique de cette voiture électrique roulant à 90 km/h est de 459 kilojoules.

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Physique-Chimie e Technologie - Decitre...Ce livre reprend toutes les notions de physique-chimie, technologie et sciences de la vie et de la Terre au programme du nouveau Brevet et