Exercitations de chimie à propos des avions pas comme les autres - correction, Exercices de Chimie Appliquée
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Melissa_s24 April 2014

Exercitations de chimie à propos des avions pas comme les autres - correction, Exercices de Chimie Appliquée

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Exercitations de chimie appliquée à propos des avions pas comme les autres - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: L’A 300 Zéro-G, l’E-plane.
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Exercice I. Des avions pas comme les autres (6,5 points)

EXERCICE I. DES AVIONS PAS COMME LES AUTRES (6,5 points) Bac S novembre 2010 Nouvelle-Calédonie CORRECTION

1. L’A 300 Zéro-G 1.1. Vol en palier 1.1.1. (0,25) La trajectoire de l’avion est une droite et sa vitesse est constante, le mouvement du centre d’inertie G de l’avion est alors rectiligne et uniforme. (0,25) D’après le principe de l’inertie la somme vectorielle des forces exercées sur l’avion est

nulle. P + R + T +  = 0

1.1.2. P + R = 0 (0,25) P = R = m.g

(0,25) P = R= 1,5×105×9,78 = 1,5×103 kN

T +  = 0 (0,25) T = = 5,0×102 kN 1.2. Vol parabolique 1.2.1.(0,25) Dans un référentiel galiléen, la somme vectorielle des forces extérieures appliquées à un solide en mouvement est égale au produit de la masse de ce solide par son vecteur accélération.

P + R + T +  = m. a

La portance s’annule R = 0 , et la poussée des moteurs compense la trainée T +  = 0 (0,25) alors P = m. g = m. a

(0,25) Soit a = g

1.2.2.a. (0,25)  x za a = 0 ; a = -g

1.2.2.b. (0,25+0,25)ax = x dv

dt = 0 az = z

dv

dt = -g

Par intégration il vient : vx = Cte1 vz =  g.t + Cte2

À t = 0 s, on a Av = (vA.cos). i + (vA.sin). k

Ainsi vx = vA.cos vz = g.t + vA.sin

1.2.3. vx = dx

dt = vA.cos vz =

dz

dt = g.t + vA.sin

En intégrant on obtient : x = (vA.cos).t + Cte3

z =  1

2 g.t² + (vA.sin).t + Cte4

À t = 0 s, l’avion se trouve au point A(0 ; zA) x (t=0) = xA = 0 donc Cte3 = 0 z (t=0) = zA =Cte4

(0,25) z(t) =  1

2 .g.t² + (vA.sin).t + zA

L’équation horaire du mouvement est de la forme z(t) = C1.t² + C2.t + C3

(0,25) avec C1 =  1

2 .g ; C2 = vA.sin et C3 = zA

G

P

R

 T

1.2.4.(0,25) x(t) = (vA.cos).t alors t = A

x

v .cosα

En remplaçant dans l’équation horaire précédente on obtient :

z(x) =  1

2 .g.

2

A

x

v .cosα

     

+ vA.sin. A

x

v .cosα + zA

finalement A

2

A2 2

g z(x) = .x + (tanα).x + z

2.v .cos α 

1.2.5.a. vB (vB.cos ; vB.sin)

(0,25) vBz = vB.sin comme vB = vA alors vBz = vA.sin

1.2.5.b. D’après la relation établie au 1.2.2.b. vz(tB) = g.tB + vA.sin = vA.sin

g.tB = 2.vA.sin

(0,25) g.tB = 2.vA.sin

tB = A 2.v .sinα

g

tB = 2 145 sin49

9,78

  = 22 s

Le texte indique un encadrement de tB entre 20 et 25 secondes, la valeur obtenue est donc cohérente.

2. l’E-plane 2.1. (0,25) Les deux gaz qui alimentent la pile en continu sont le dihydrogène et le dioxygène.

H2(g) = 2H+(aq) + 2e X2

(0,25) O2(g) + 4H+(aq) + 4e = 2H2O(l)

2H2(g) + O2(g) + 4H+(aq) = 2H2O(l) + 4H+(aq) (0,25) Soit 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) 2.2.(0,25) Les électrons sont fournis par l’électrode où arrive le dihydrogène. Le sens conventionnel du courant est le sens opposé de celui des électrons. (0,25) Le pôle positif de la pile est celle où arrive le dioxygène. 2.3.(0,25) Les protons H+ sont fournis par l’électrode 1 où arrive le dihydrogène et consommés à l’électrode 2 (Voir schéma). 2.4.(0,25) Un catalyseur est une espèce chimique qui augmente la vitesse d’une réaction chimique. 2.5.(0,25) Le terme hydrophile signifie « qui aime l’eau », il désigne une espèce chimique qui a des affinités avec l’eau. Le savon est aussi une espèce chimique possédant le caractère amphiphile (groupe carboxylate hydrophile et chaine carbonée hydrophobe). 2.6.(0,25) La pile à combustible libère uniquement de l’eau, tandis que la combustion du kérosène peut libérer en plus des oxydes d’azote polluants et du dioxyde de carbone (Remarque : eau = gaz effet de serre).

électrons I

+

H+

H2 en excès

électrode 1 électrolyte électrode 2

O2 en excès + H2O

MOTEUR

O2 H2

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