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1/3 15PY2DSPAG1C BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE 2015

- Séries STI2D et STL spécialité sciences physiques et chimiques en laboratoire -

ÉPREUVE DE PHYSIQUE-CHIMIE

Une résidence à énergie positive - corrigé

Partie A (21 points)

A.1.1 La consommation de la résidence " l"Avance » est de

36,1 kWh.m

-2, ce qui est inférieur à la limite de 50 kWh.m-2, fixée par la réglementation thermique RT2012. 1 A.1.2 La résidence est à énergie positive car l"énergie qu"elle produit (38,1 kWh.m -2) est supérieure à l"énergie qu"elle consomme (36,1 kWh.m -2). 1

A.1.3 kWh 105,99166036,1E4

consommée´=´=

J 105,99E4

consommée1161016,2106,3´=´´´= 1 1

A.1.4 kWh 105,99 - 1660)38,1E-EE4

consomméeproduite31032,3(´=´´==D 1 A.2.1 2

A.2.2 La réflexion. 1

A.2.3.1 W3275,9854,7IUPMAXPMAXPELEC=´=´= 1

A.2.3.2 W101,630,201327

ηPP3ELEC

RECUE´=== 1

A.2.3.3 2RECUEm 1,631000PS== 1

A.2.4 kW.h 103,24270101,20SURFACENIRRADIATIOE53

RECUE´=´´=´=

kW.h 106,480,20103,24ηEE45

RECUEPRODUITE´=´´=´= ce

qui correspond à 64,8 MW.h, ce qui est même un peu supérieur à l"objectif de 63,2 MW.h. L"objectif est donc réalisable. 3 A.3.1 La solution n°1 est basique car son Ph est supérieur à 7. 1

A.3.2 []19

3mol.L 101,00OH--+´=

[ ][ ]15-14

314mol.L 1010

OH10HO-

-´===00,1109 1 A.3.3 [][]+->OHHO3 donc ions hydroxyde sont majoritaires dans la solution n°1. 1 1

A.3.4.1 H3O+ + HO- → 2 H2O 2

A.3.4.2 La concentration en ions hydroxyde va diminuer donc le Ph va diminuer. 1

Panneaux

solaires photovoltaïques Energie utile : énergie électrique

Pertes :

énergie

rayonnante

Energie

absorbée :

énergie

rayonnante

Pertes :

énergie

thermique

2/3 15PY2DSPAG1C

Partie B (23 points)

B.1.1 Le transfert thermique se fait spontanément du corps chaud vers le corps froid. 1 B.1.2 La température du fluide doit être inférieure à celle de l"air extérieur, donc ici, inférieur à 10°C. 1 B.1.3 2

B.1.4 produiteélectriquereçueQEQ=+ 1

B.1.5 kWh 0,2541

COPQEproduite

électrique===

kWh 0,75=E-Q=Q

électriqueproduitereçue

1 1 B.1.6 La réaction d"absorption a lieu dans le compresseur thermochimique. 1 B.1.7

L"ammoniac.

1 B.1.8 A la sortie du compresseur : P = 20,0 bar

A la sortie du détendeur : P = 2,50 bar

1 1

B.2.1 mol 6,2516100

Mmn4CH=== 1,5

B.2.2 J105,5606,25890n∆HQ6

CHcombustioncombustion

4´-=´-=´= 1

0,5 si <0

B.2.3 CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

B.2.4 mol 12,5n2n42CHOH=´= 1

B.2.5 J105,0912,540,7n∆HQ5

OHliquidevapeuroncondensati

2´-=´-=´=- 1

B.2.6 J106,07QQQ6

oncondensaticombustiontotale´-=+= 1

B.2.7 0,09155560509

QQ combustiononcondensati == soit 9,15% d"énergie en plus 1

B.3.1 HgρppBA´´+= 1

B.3.2 bar 3,97Pa103,97159,8110102,5Hgρpp535

BA=´=´´+´=´´+= 2

Énergie

thermique Énergie thermique

3/3 15PY2DSPAG1C

Partie C (16 points)

C.1.1 1C V.0,25∆θ∆

Us-°==

2 C.1.2 C 20,00,251,25Uθ°=-= ou détermination graphique 1 C.1.3 Dq = 0,2 °C donc C 20,2θC 18,8réelle°££° 2

C.1.4 N possède 16 valeurs possibles

C.1.5 V0,62574V V0,6256´<<´

donc N

10 = 6 et N = 0 1 1 0

C.1.6 C 2,50s∆U∆θ°==

La température est donc affichée avec une tolérance de 2,5°C ce qui est peu précis. 1 0,5 C.1.7 DU = 10 / 256 = 0,04 V donc Dq = 0,16 °C La valeur de Dq est plus petite qu"avec un CAN 4 bits donc la précision de l"affichage est meilleure. 1 0,5

C.2.1 N 2739,8127,8gmP=´=´= 1

C.2.2 N.m 10,90,04273rPMP=´=´= 1

C.2.3 le moteur est capable de fournir cet effort car son couple nominal est supérieur à 10,9 N.m.

15,0 N.m > 10,9 N.m

C.2.4 1rad.s 1,6860nπ2ω-=´´=

W18,3ωCPmoteurmoteur=´=

1 1quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

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1/3 15PY2DSPAG1C BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE 2015

ÉPREUVE DE PHYSIQUE-CHIMIE

Partie A (21 points)

36,1 kWh.m

A.1.3 kWh 105,99166036,1E4

J 105,99E4

A.1.4 kWh 105,99 - 1660)38,1E-EE4

A.2.2 La réflexion. 1

A.2.3.1 W3275,9854,7IUPMAXPMAXPELEC=´=´= 1

A.2.3.2 W101,630,201327

ηPP3ELEC

RECUE´=== 1

A.2.3.3 2RECUEm 1,631000PS== 1

A.2.4 kW.h 103,24270101,20SURFACENIRRADIATIOE53

RECUE´=´´=´=

RECUEPRODUITE´=´´=´= ce

A.3.2 []19

3mol.L 101,00OH--+´=

314mol.L 1010

OH10HO-

A.3.4.1 H3O+ + HO- → 2 H2O 2

Panneaux

Pertes :

énergie

Energie

énergie

Pertes :

énergie

2/3 15PY2DSPAG1C

Partie B (23 points)

B.1.4 produiteélectriquereçueQEQ=+ 1

B.1.5 kWh 0,2541

COPQEproduite

électrique===

électriqueproduitereçue

L"ammoniac.

1 B.1.8 A la sortie du compresseur : P = 20,0 bar

A la sortie du détendeur : P = 2,50 bar

B.2.1 mol 6,2516100

Mmn4CH=== 1,5

B.2.2 J105,5606,25890n∆HQ6

CHcombustioncombustion

4´-=´-=´= 1

0,5 si <0

B.2.3 CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

B.2.4 mol 12,5n2n42CHOH=´= 1

B.2.5 J105,0912,540,7n∆HQ5

OHliquidevapeuroncondensati

2´-=´-=´=- 1

B.2.6 J106,07QQQ6

B.2.7 0,09155560509

B.3.1 HgρppBA´´+= 1

B.3.2 bar 3,97Pa103,97159,8110102,5Hgρpp535

BA=´=´´+´=´´+= 2

Énergie

3/3 15PY2DSPAG1C

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C.1.1 1C V.0,25∆θ∆

Us-°==

C.1.4 N possède 16 valeurs possibles

C.1.5 V0,62574V V0,6256´<<´

10 = 6 et N = 0 1 1 0

C.1.6 C 2,50s∆U∆θ°==

C.2.1 N 2739,8127,8gmP=´=´= 1

C.2.2 N.m 10,90,04273rPMP=´=´= 1

15,0 N.m > 10,9 N.m

C.2.4 1rad.s 1,6860nπ2ω-=´´=

W18,3ωCPmoteurmoteur=´=