Brevet 2017 Asie : la physique-chimie au service de la sécurité dans l'habitat

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, part d'une question concrète : comment protéger une habitation contre la fumée d'un incendie et contre le monoxyde de carbone, un gaz toxique, transparent et inodore. Quatre questions s'appuient sur quatre documents : le schéma d'un détecteur de fumée optique, un tableau de symboles électriques et deux graphiques.

Partie I : le détecteur de fumée optique

La question 1 demande de nommer la source primaire de lumière du détecteur. Une source primaire produit elle-même la lumière qu'elle émet : sur le document 1, les rayons partent du composant repéré 3, la diode électroluminescente (LED). Les particules de fumée, elles, ne font que renvoyer la lumière : ce sont des objets diffusants.

La question 2 fait comparer les deux schémas. Sans fumée, la lumière se propage en ligne droite et aucun rayon n'atteint la photodiode, le cache opaque arrêtant celui qui part dans sa direction. Avec de la fumée, les particules diffusent la lumière dans toutes les directions : une partie arrive sur la photodiode, qui la détecte, et l'alarme se déclenche. Le piège classique consiste à écrire que la fumée produit de la lumière.

Partie II : le monoxyde de carbone

La question 3 propose trois équations. Le réactif brûlé est le méthane CH4 et l'un des produits doit être le monoxyde de carbone CO. La proposition 1 ne produit pas de CO, c'est la combustion complète ; la proposition 2 ne contient pas de méthane. La bonne réponse est donc la proposition 3, 2 CH4 + 3 O2 → 4 H2O + 2 CO. On peut vérifier la conservation des atomes : 2 atomes de carbone, 8 d'hydrogène et 6 d'oxygène de chaque côté. Attention à ne pas confondre CO et CO2.

La question 4 est la plus longue. Il faut choisir, parmi trois montages, celui qui modélise un détecteur à disque recouvert de gel. Le montage 2 n'a pas de disque, le montage 1 utilise une thermistance, sensible à la température et non à la lumière. Le montage 3 associe le disque et une photorésistance : d'après le document 4, sa résistance passe d'environ 500 ohms à 1600 lux à 5000 ohms à 200 lux. Quand le gel s'assombrit, la photorésistance reçoit moins de lumière, sa résistance augmente et l'intensité du courant diminue : le circuit de contrôle déclenche l'alarme.

Conseils pour réussir

Pour choisir entre plusieurs montages, élimine d'abord ceux qui ne conviennent pas avec une raison tirée d'un document, puis explique la chaîne complète pour celui qui reste. Retiens le lien clé : avec la même pile, plus la résistance du circuit est grande, plus l'intensité est faible. Enfin, cite toujours le document que tu exploites, c'est ce que le correcteur attend.