L'habitat

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Annales corrigées
Classe(s) : 3e | Thème(s) : Le corps humain et la santé - Organisation et transformations de la matière
Type : Sujet complet | Année : 2017 | Académie : Centres étrangers


Centres étrangers • Juin 2017

physique-chimie et svt • 50 points

L’habitat

1. physique-chimie • le poêle à bois

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ph © XLLphoto/iStock

Les cheminées à foyer ouvert, dans lesquelles on voyait les flammes en direct, disparaissent peu à peu des habitations. Au-delà de l’effet de mode, les nouveaux systèmes de chauffage au bois permettent une meilleure performance. Le problème se pose de choisir la meilleure essence de bois qu’il convient de brûler dans de tels systèmes.

1. Combustion du bois (9,5 points)

À la base de tous ces systèmes de chauffage, il y a une réaction de combustion. Pour simplifier, on considère que le bois n’est constitué que de cellulose. L’équation simplifiée de la réaction de combustion de la cellulose grâce au dioxygène O2 est donnée ci-dessous :

C6H10O5 + 6 O2  6 CO2 + 5 H2O

a) Recopier les phrases ci-dessous en choisissant à chaque double proposition « / » le terme adapté.

Dans l’équation de la réaction, C6H10O5 et O2 sont les formules chimiques des « réactifs/produits ».

« La molécule/L’atome » O2 est composé(e) de deux « molécules/atomes » d’oxygène.

b) À l’aide de l’équation simplifiée de la réaction de combustion de la cellulose, expliquer pourquoi l’utilisation d’un poêle à bois dans une maison nécessite un apport d’air constant.

2. Puissance du poêle à bois et durée de fonctionnement (4,5 points)

Pour chauffer l’habitation, le poêle à bois fournit de l’énergie thermique grâce à la combustion du bois. En moyenne, pour une maison, la consommation annuelle d’énergie, notée E, est égale à 13 000 kWh.

Calculer la durée de fonctionnement du poêle, d’une puissance notée P égale à 10 kW, pour garantir cet apport d’énergie E. La réponse attendue sera exprimée en heures.

Rappel : 1 kilowattheure (kWh) est l’énergie consommée par un appareil d’une puissance de 1 kW pendant une heure.

3. Choix de l’essence de bois (8,5 points)

Dans un catalogue, on trouve différents types de bois, feuillus ou résineux, appelés essence de bois de chauffage. Le taux d’humidité est précisé en pourcentage.

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a) À l’aide du document 1, expliquer comment évolue l’énergie libérée par la combustion d’une masse de 1 kg de bois en fonction de l’humidité présente dans le bois.

b) À l’aide des documents 2 et 3 et des réponses précédentes, expliquer quelle serait l’essence de bois, parmi les trois essences de bois citées dans le catalogue, qui permettrait de restituer par combustion le plus d’énergie sans risque supplémentaire. Apporter des arguments précis pour justifier le choix.

document 1 Énergie libérée lors de la combustion de 1 kilogramme de bois en fonction du taux d’humidité exprimé en pourcentage

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document 2 Insecticide

Le bois de charme du catalogue provient d’un parquet qui a été traité notamment par un insecticide. Pour cet insecticide, on trouve le pictogramme et la phrase de risque suivants.

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document 3 Caractéristiques des différentes essences de bois à 20 % d’humidité

Essence de bois

Énergie libérée

Caractéristiques

1 kg de chêne séché

15 020 kJ

Brûle lentement. Feuillus

1 kg de charme

15 000 kJ

Brûle lentement. Feuillus

1 kg de sapin

12 720 kJ

Brûle rapidement. Faible braise. Résineux

2. SVT • le sommeil de Laura

Laura est une élève de troisième. Ses parents sont inquiets, ils sont convoqués régulièrement au collège, car Laura s’endort en cours et ne semble pas retenir ses leçons. Un médecin les questionne sur leurs habitudes de vie. Ils habitent un vieil appartement à côté d’une autoroute très fréquentée.

1. Une cause possible d’un endormissement en classe (10,5 points)

a) D’après le document 1, indiquer le pourcentage des élèves qui s’endorment en classe malgré un sommeil de qualité.

b) D’après le document 1, comparer le pourcentage d’endormissement des élèves en classe lorsque leur sommeil a été de qualité et lorsqu’il a été perturbé.

document 1 Les effets du manque de sommeil sur l’attention des élèves en classe

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D’après Belin, SVT, édition 2009

2. Une explication possible des problèmes de Laura (12 points)

document 2 Pourcentage d’images mémorisées par des élèves reposés ou par des élèves privés de sommeil

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D’après Belin, SVT, édition 2009

document 3 Qualité du sommeil en fonction des niveaux sonores

dB : décibels, c’est l’unité de puissance sonore.

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D’après Belin, SVT, édition 2007

À partir de l’ensemble des documents, expliquer pourquoi Laura, qui habite un vieil appartement à côté de l’autoroute, s’endort en classe et ne semble pas retenir ses leçons.

Les clés du sujet

Exercice 1 : physique-chimie

Comprendre les documents

L’introduction de la question 1 donne l’équation de la réaction de combustion de la cellulose.

L’introduction de la question 3 contient un extrait de catalogue fournissant le taux d’humidité dans différents bois.

Le document 1 donne la courbe de l’énergie libérée lors de la combustion d’1 kg de bois en fonction du taux d’humidité qu’il contient.

Répondre aux questions

 2. Utilise la formule liant l’énergie E à la puissance P.

 3. b) Attention ! pour répondre le plus logiquement possible, il faut tenir compte non seulement des documents 2 et 3 mais aussi de la réponse donnée dans la question 3. a) et surtout choisir l’essence du bois dans l’extrait du catalogue de l’introduction de la question et non pas dans le document 3.

Exercice 2 : SVT

Comprendre les documents

Le document 1 est un graphique donnant le pourcentage d’élèves s’endormant en classe en fonction de la qualité de leur sommeil.

Le graphique du document 2 présente le pourcentage d’images mémorisées pour les élèves privés ou non de sommeil.

Le document 3 présente les niveaux sonores et leur impact sur la qualité du sommeil de différents bruits de la vie courante.

Répondre aux questions

 1. a) Regarde bien quel est le groupe d’élèves dont on demande le pourcentage d’endormissement.

b) Relève le pourcentage d’endormissement pour le groupe d’élèves ayant un sommeil perturbé, puis compare-le à celui des élèves ayant un sommeil de qualité.

 2. Attention ! la question est double. Explique pourquoi Laura s’endort en classe et pourquoi elle ne retient pas ses leçons.