Un trottoir électrique à Toulouse

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Activités humaines et besoins en énergie
Type : Partie 2 | Année : 2014 | Académie : Nouvelle-Calédonie
Corpus Corpus 1
Un trottoir électrique à Toulouse

Le défi énergétique

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PHYSIQUE-CHIMIE

23

CORRIGE

Nouvelle-Calédonie • Mars 2014

Le défi énergétique • 6 points

 DOCUMENT 1 Le trottoir électrique devant le métro Wilson

Comment les piétons vont produire de l’électricité en marchant sur les dalles installées esplanade François Mitterrand à Toulouse et alimenter un réverbère expérimental.

Il fallait y penser. En marchant, chaque piéton, à cause de son poids et de son mouvement, produit une énergie qu’on peut récupérer. « Même si la marche produit peu d’énergie récupérable, de l’ordre de 5 watts », explique monsieur X., professeur d’université dans une école supérieure scientifique, à l’origine de l’innovation. […]

Sous la dalle, dans une boîte en métal, un ressort « enregistre » les oscillations verticales (5 mm) et un alternateur, semblable à une dynamo de vélo, transforme cette énergie. Elle est ensuite stockée dans une mini batterie qui alimente le réverbère équipé en LEDs, économes en courant.

D’après www.ladepeche.fr, avril 2011

 DOCUMENT 2 Chaîne énergétique du trottoir électrique

 
 DOCUMENT 3 À propos de l’éclairage

a. Le gaspillage énergétique généré par une lampe à incandescence


 

D’après medialab.sciences-po.fr

b. Lampes économiques contre lampes à incandescence

 

Lampe à incandescence

Lampe économique

Puissance

60 W

15 W

Prix typique en CHF*

2

15

Durée de vie en heures

1 000

6 000 jusqu’à 15 000

Temps d’allumage en secondes

Immédiatement

Jusqu’à 120

Coût d’électricité en CHF*

72

18

 

* CHF : franc suisse.

D’après www.toplicht.ch

>1. La phrase « Même si la marche produit peu d’énergie récupérable, de l’ordre de 5 watts » extraite du document 1 est-elle scientifiquement correcte ? Expliquez.

>2. En utilisant les documents ainsi que vos connaissances, répondez aux questions suivantes.

Une seule réponse possible.

a) La conversion d’énergie au niveau de l’alternateur I correspond à une conversion :

d’énergie électrique en énergie chimique.

d’énergie mécanique en énergie électrique.

d’énergie chimique en énergie électrique.

d’énergie électrique en énergie rayonnante.

b) L’énergie est stockée dans la mini batterie II sous forme :

d’énergie mécanique.

d’énergie chimique.

d’énergie électrique.

d’énergie rayonnante.

c) La conversion d’énergie au niveau du réverbère III correspond à une conversion :

d’énergie rayonnante en énergie électrique.

d’énergie mécanique en énergie électrique.

d’énergie chimique en énergie électrique.

d’énergie électrique en énergie rayonnante.

d) L’énergie, au niveau du réverbère III, est dégradée sous forme :

d’énergie mécanique.

d’énergie thermique.

d’énergie électrique.

d’énergie rayonnante.

>3. a) Depuis juin 2010, les lampes à incandescence de 60 W sont retirées du marché. Citez deux arguments scientifiques pour expliquer cette interdiction.

b) Déterminez la valeur de l’énergie consommée par la lampe à incandescence pendant une journée.

Les clés du sujet

Interpréter les questions

  • La question 1 fait appel à vos connaissances de cours qui vous permettront d’identifier une erreur dans une phrase du document 1.
  • La question 2 est un QCM portant sur les chaînes énergétiques et les conversions d’énergies.
  • La question 3a interroge sur les arguments apportés dans le document 3 en défaveur des lampes à incandescence, et la question 3b vous demande d’effectuer un calcul à l’aide du même document.

Comprendre les documents

  • Le document 1 explique le mode de fonctionnement d’un dispositif qui permet l’alimentation en énergie d’un réverbère en utilisant le mouvement des piétons sur une esplanade à Toulouse.
  • Le document 2 présente la chaîne énergétique du dispositif du document 1.
  • Le document 3 donne des informations sur la consommation d’une lampe à incandescence et compare celle-ci avec une lampe économique.

Organiser les réponses

La question 2 est un QCM qui vous demande d’être vigilant mais qui prendra très peu de temps. Les questions 1 et 3 nécessitent peu de rédaction. Attention toutefois à la question 3a, qui vous demande des arguments scientifiques et non pas économiques que vous devez chercher dans le document 3. Utilisez la formule donnant l’énergie en fonction de la puissance pour effectuer le calcul demandé en 3b.

Corrigé
Corrigé

>1. La phrase citée contient une erreur. En effet, l’énergie dont il s’agit dans la phrase ne peut s’exprimer en watt qui mesure la puissance électrique. L’énergie peut se mesurer en wattheure ou en joule.

>2.a) La conversion d’énergie au niveau de l’alternateur I correspond à une conversion d’énergie mécanique en énergie électrique.

b) L’énergie est stockée dans la mini batterie II sous forme d’énergie chimique.

c) La conversion d’énergie au niveau du réverbère III correspond à une conversion d’énergie électrique en énergie rayonnante.

d) L’énergie, au niveau du réverbère III, est dégradée sous forme d’énergie thermique.

>3.a) L’une des raisons scientifiques expliquant l’interdiction de vendre les lampes à incandescence est que ces lampes consomment beaucoup d’énergie, du fait d’une puissance élevée d’environ 4 fois celle d’une lampe économique. Une autre raison réside dans le fait que 95 % de l’énergie électrique reçue par une lampe à incandescence sont transformés et perdus sous forme de chaleur, ce qui correspond à un gaspillage énergétique considérable.

b) L’énergie est donnée par la relation :

E = P×t = 60×24 = 1 440 Wh, car t = 1 journée = 24 h.