Sujet de brevet de physique chimie proposé en 2011 pour les séries technologiques professionnelles
La présentation a été simplifiée afin de ne garder que l’essentiel (la première page et les espaces destinés aux réponses des candidats ont été enlevés). Cette épreuve dure 45 minutes et compte coefficient 1. La note est sur 20 et 2 points sont réservés à l’orthographe et la présentation.
Le sujet est suivi d’une correction

MÉCANIQUE : (4 points)

L’agence spatiale européenne (ESA) construit des fusées Ariane 5 pour lancer des satellites.
La masse totale m d’une fusée Ariane 5 au décollage est 750 tonnes.

1 ) Convertir, en kilogramme, la masse m de la fusée Ariane 5.

2 ) Calculer, en newton, le poids P de la fusée. On prendra g = 9,8 N/kg. On rappelle : P = mxg.
Une fois dans l’espace, pour propulser la fusée Ariane 5, on estime que son moteur principal doit avoir une force de poussée au moins égale à 15 % du poids de la fusée au décollage.
On prendra P = 1 500 000 N.
Lequel des deux moteurs suivants doit-on utiliser sur Ariane 5 ? Justifier la réponse.

CHIMIE : (6 points)

Au dos d’un tube de blanc correcteur liquide sont présents les trois pictogrammes de danger ci-dessous.

(Le pictogramme 1 correspond à une croix noir sur un fond orange)

1 ) Que signifie le pictogramme 1 ?
irritant ou comburant

2 ) Que signifie le pictogramme 2 ?
toxique ou dangereux pour l’environnement

3) Que signifie le pictogramme 3 ?
corrosif ou facilement inflammable

4) Citer 2 choses à ne pas faire lors de l’usage de ce produit

5) Si on se tache les doigts avec le blanc correcteur, il est assez efficace de se laver les doigts avec du savon de Marseille pour le faire partir.
Un test au papier pH fait avec du savon de Marseille indique la couleur « gris ».
Quelle est la valeur du pH du savon de Marseille ?
Conclure sur le caractère acide, neutre ou basique du savon de Marseille.
Quelle autre méthode plus précise utilise-t-on pour connaître la valeur du pH d’un produit ?

ELECTRICITE : (8 points)

Sur la prise électrique du garage, on branche, en dérivation, 3 lampes halogènes notées (500 W- 2,3 A) ainsi qu’une perceuse (950 W- 4,3 A). La prise électrique du garage est protégée par un coupe-circuit à cartouche de 10 A.

1 ) Quelle intensité maximale du courant ce coupe-circuit peut-il supporter ?

2 ) Quel est le rôle du coupe-circuit ?

3 ) On utilise la perceuse alors que les 3 lampes sont allumées. En tenant compte de tous les appareils branchés, calculer, en ampère, l’intensité totale / du courant dans la ligne qui alimente la prise.

4 ) Le coupe-circuit va-t-il se déclencher ? Expliquer pourquoi.

5 ) Quelle solution peut-être envisagée pour éviter ce problème ?

6 ) On veut faire des économies d’énergie et on décide de remplacer les 3 lampes halogènes par des lampes basse consommation notées 26 W – 230 V.

a ) Remplir le tableau ci-dessous en utilisant l’exemple :

b ) Calculer, en watt, la puissance utilisée par les 3 lampes halogènes.

c ) Calculer, en watt, la puissance utilisée par les 3 lampes basse consommation.

d ) Quelle puissance a-t-on ainsi économisée ?

CORRECTION

MÉCANIQUE : (4 points)

L’agence spatiale européenne (ESA) construit des fusées Ariane 5 pour lancer des satellites.
La masse totale m d’une fusée Ariane 5 au décollage est 750 tonnes.

1 ) 1 tonne est équivalente à 1000 kg donc 750 tonnes correspond à 750 000 kg

2 ) P = m x g
P = 750 000 x 9,8
P = 7 350 000 N

CHIMIE : (6 points)

Au dos d’un tube de blanc correcteur liquide sont présents les trois pictogrammes de danger ci-dessous.

1 ) Le pictogramme 1 signifie  » irritant  »

2 ) Le pictogramme 2 signifie  » dangereux pour l’environnement  »

3 ) Le pictogramme 3 signifie  » combustible  »

4) Il ne faut pas fumer ou allumer une allumette car il y a risque d’incendie

5) La couleur  » gris  » correspond, selon l’index des couleurs, à un pH de 8
Puisque le pH est supérieur à 7 on peut en conclure que le savon de Marseille est basique
Pour réaliser une mesure de pH plus précise il est possible d’utiliser un pH-mètre.

ÉLECTRICITÉ : (8 points)

Sur la prise électrique du garage, on branche, en dérivation, 3 lampes halogènes notées (500 W- 2,3 A) ainsi qu’une perceuse (950 W- 4,3 A). La prise électrique du garage est protégée par un coupe-circuit à cartouche de 10 A.

1 ) L’intensité maximale est indiquée par le coupe-circuit et correspond donc à 10 A

2 ) Le coupe circuit permet d’ouvrir le circuit et de couper le courant lorsque son intensité dépasse une limite afin de protéger l’installation électrique et d’éviter qu’un courant trop intense ne provoque un court-circuit.

3 ) Il faut ajouter les intensités des courants reçus par les lampe et la perceuse:
I = 3 x 2,3 + 4,3
I = 6,9 + 4,3
I = 11,2 A

4 ) Le coupe-circuit va se déclencher car la valeur limite d’intensité de 10 A est dépassée.

5 ) Il faut utiliser des prises différentes pour les lampes et la perceuse.

6 )

a ) Colonne 3: la puissance a pour unité le Watt de symbole W

Colonne 4: Le volt est l’unité de la tension et son symbole est V

Colonne 5: A est le symbole de l’ampère qui correspond à l’unité de l’intensité

b ) La puissance totale des trois lampes halogène est de 500 x 3 = 1500 W

c ) La puissance totale des 3 lampes basse consommation est de 26 x 3 = 78 W

d ) La puissance économisée est donc de 1500 – 78 soit 1422 W