Brevet 2017 Métropole : centrales thermiques et géothermiques en physique-chimie

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, s'inscrit dans la thématique commune de l'épreuve, l'énergie. Elle compare deux façons de produire de l'électricité : la centrale thermique à flamme, qui brûle du charbon, du pétrole ou du gaz, et la centrale géothermique, qui utilise la chaleur de la Terre. Le sujet s'appuie sur une photo de centrale géothermique et sur un schéma légendé de centrale thermique, donné en annexe à rendre avec la copie.

Question 1 : compléter un tableau

Pour chaque centrale, il faut indiquer la source d'énergie, dire si elle est renouvelable et si la centrale dégage des fumées. Chaque case se justifie par un mot relevé dans les documents : les ressources fossiles sont dites « épuisables », la centrale géothermique fonctionne « sans combustion ». Le piège est la photo : le panache blanc n'est pas de la fumée, la légende indique de l'eau condensée.

Question 2 : repérer les trois circuits

Sur le schéma, trois cadres entourent des parties de la centrale. On lit le numéro contenu dans chaque cadre, puis sa légende : la combustion correspond au circuit primaire B, la turbine et l'alternateur au circuit secondaire C, la tour de refroidissement au circuit A. De gauche à droite, les cercles portent donc B, C et A.

Question 3 : la combustion du méthane

L'équation de réaction CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O permet d'abord de nommer le gaz à effet de serre produit : le dioxyde de carbone. Il faut ensuite raisonner sur les nombres placés devant les formules. Pour 6 × 10²² molécules de méthane, il faut deux fois plus de dioxygène, soit 1,2 × 10²³ molécules, et il se forme 6 × 10²² molécules de dioxyde de carbone. Attention : le petit 2 de CO2 compte les atomes d'oxygène dans une molécule, pas le nombre de molécules.

Question 4 : énergie, puissance et durée

Avec la relation E = P × t, on calcule la puissance du réacteur géothermique : 7 500 000 MW·h divisés par 6 820 h donnent environ 1 100 MW, la même puissance que le réacteur thermique à flamme. Les unités se simplifient directement, sans conversion. La dernière question demande deux arguments en faveur de la géothermie : une source renouvelable et l'absence de combustion, donc ni fumées ni dioxyde de carbone.

Nos conseils

Dans cette partie, presque tout se trouve dans les documents. Citez le document ou la question qui appuie chaque réponse, en particulier en 4b, où un argument sans appui ne suffit pas. Pensez aussi à rendre l'annexe complétée avec votre copie de physique-chimie.