Oui
Acides, bases et pH
Atomes, molécules et ions
Puissance et énergie électrique
Sujet Brevet Corrigé - Batterie d'un smartphone - Physique-chimie - Amérique du Nord 2024
1 juin 2024
Physique-chimie
🔋 En Amérique du Nord, en 2024, la partie de physique-chimie du brevet s'intéresse à la batterie d'un smartphone : sa fabrication, son empreinte carbone et sa recharge. Cette partie sur 25 points se traite en 30 minutes.
- Choisir l'équation ajustée de la dissolution du dioxyde de carbone et expliquer l'acidification des océans.
- Exploiter un diagramme d'empreinte carbone pour proposer des solutions.
- Trouver les protons et électrons de l'atome de lithium, puis la formule de son ion.
- Compléter un diagramme énergétique et calculer une énergie en Wh avec E = P × t.
Le sujet officiel et son corrigé détaillé en PDF sont gratuits, avec méthodes et pièges expliqués question par question.
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Brevet 2024 Amérique du Nord : la physique-chimie autour de la batterie d'un smartphone
La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, part d'un objet que tu as sans doute dans ta poche : le smartphone. Sa fabrication demande plus de soixante-dix matériaux, dont le lithium de la batterie. Les six questions relient la chimie, l'environnement et l'énergie électrique.
Question 1 : la dissolution du dioxyde de carbone
Il faut choisir l'équation ajustée parmi trois propositions. La proposition B place les réactifs à droite de la flèche : elle ne convient pas. La proposition C compte 2 atomes d'hydrogène à gauche et 1 seul à droite : elle n'est pas ajustée. La proposition A conserve les atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, et la charge totale vaut zéro de chaque côté. On mesure ensuite le pH avec du papier pH ou un pH-mètre. Enfin, la dissolution produit des ions hydrogène H+ : le pH de l'eau de mer diminue. Attention, « acidification » ne veut pas dire que l'océan devient acide : son pH baisse mais reste supérieur à 7.
Question 2 : réduire l'empreinte carbone
Le diagramme montre que la production représente 83 % des 50 kg équivalent CO2 d'un smartphone, contre 14 % pour l'utilisation. Les meilleures solutions évitent donc de fabriquer un appareil neuf : garder et réparer son téléphone, ou choisir un modèle reconditionné. Appuie toujours ta réponse sur les chiffres du document.
Question 3 : l'atome et l'ion lithium
Dans la notation du lithium, 3 est le numéro atomique, donc le nombre de protons, et 7 le nombre de nucléons. Ne confonds pas les deux. L'atome étant électriquement neutre, il possède 3 électrons. En perdant un électron, il devient l'ion Li+.
Questions 4 à 6 : énergie et puissance
Le vélo reçoit de l'énergie mécanique, fournit de l'énergie électrique à la batterie et perd de l'énergie thermique. Pour la recharge, on utilise E = P × t avec la durée en heure : 50 W × 0,5 h = 25 Wh. Le piège consiste à multiplier par 30 minutes. La dernière question demande de l'organisation : 4 recharges par jour font 100 Wh, soit 36,5 kWh par an. Un mètre carré de panneau produit 200 kWh par an, d'où une surface d'environ 0,18 m², bien moins qu'un panneau courant de 2 m².
Conseils
Vérifie toujours les unités avant de calculer et convertis les Wh en kWh pour comparer des grandeurs comparables. Une réponse courte mais justifiée vaut mieux qu'un résultat sans explication.