pile_aux_fruits - Physique chimie Dijon

De la pile de Volta à la pile aux fruits… Page 1
De la pile de Volta à la pile aux fruits…
Arthur à des calculs assez compliqués à réaliser en mathématiques, et il dispose seulement d’une calculatrice
solaire…
Le problème, c’est que le ciel de Nevers est trop nuageux pour permettre à la calculatrice de fonctionner.
Il a cependant entendu parler qu’il était possible de réaliser une pile aux fruits… mais il ne sait pas trop
comment faire pour la construire. Comme vous êtes pressé de pouvoir jouer au foot avec lui, vous devez
l’aider à résoudre ce « mystère »…
Bon courage !!
Objectifs :
 Comprendre comment fonctionne une pile électrique et réaliser une pile aux fruits (ou aux légumes) la plus
performante possible.
 Effectuer un compte-rendu d’expériences en utilisant un traitement de texte et éventuellement mettre en
forme pour réaliser des pages web.
1 ) Pour commencer, qu’est-ce qu’une pile électrique ?
À partir des différents renseignements que vous pourrez trouver dans l’encyclopédie Hachette (disponible
sur le réseau), ou sur internet ( sans oublier d’indiquer les adresses des sites web utilisés !! ), faire un
résumé d’une page à deux pages maximum comportant des photographies, dessins ou schémas…
permettant de répondre aux questions suivantes :
 Quel est le rôle d’une pile électrique ?
 Quels sont les constituants d’une pile électrique ?
 Pourquoi distingue-t-on plusieurs parties dans une pile ? À quoi servent-elles ?
 Quel phénomène chimique est mis en jeu lorsqu’une pile fonctionne ? Préciser pourquoi utilise-t-
on des métaux différents pour chacune des bornes d’une pile ?
 Qui fut l’inventeur de la première pile électrique ? Expliquer la démarche de son inventeur.
 Comparer les performances de la première pile électrique et des piles actuelles ? Expliquer d’où
viennent ces différences.
 Quel rôle pourrait jouer un fruit (ou un légume) dans une « pile de Volta » ?
2 ) Et maintenant, sur les traces de Volta !!
a) Comment fonctionne la pile de Volta ?
 Prendre une lame de zinc et une lame de cuivre et les plonger dans un bécher contenant de l’eau du
robinet rempli à moitié (les deux lames métalliques ne doivent pas se toucher !!) : ces deux lames
plongeant dans l’eau constituent une pile électrique !!
 a) Mesurer la tension qui existe entre ces deux lames de manière à ce que la tension soit positive.
b) Préciser le calibre utilisé.
c) Quel est le pôle (+) et le pôle (-) de cette pile ? Justifier.

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d) Faire une représentation schématique annotée de cette pile (en utilisant le symbole classique d’une pile)
et en précisant le métal correspondant à chacune des bornes.
 La quantité d’eau dans le bécher a-t-elle une influence sur la tension entre les bornes de cette pile ?
Expliquer votre démarche pour le vérifier et donner vos conclusions.
 À votre avis, pourquoi Alessandro Volta réalisait-il « un empilement de couples de disques zinc-cuivre en
contact direct, chaque couple étant séparé du suivant par un carton humide » ?
Faire une représentation schématique de cette association.
 Que se passe-t-il si l’on réalise l’empilement suivant, (zinc-cuivre) – carton humide – (cuivre-zinc) ?
Expliquer en faisant un schéma avec le symbole actuel des piles.
 Principe de fonctionnement : au niveau de l’électrode de zinc, un atome de zinc, Zn, cède deux
électrons pour se retrouver dans l’eau sous forme d’ions de formule …… : les deux électrons qui vont se
déplacer à travers les fils constituent le courant électrique !!
 Écrire l’équation correspondant à cette réaction (on notera les électrons e-).
 Ces électrons arrivent alors vers l’autre électrode et comme l’eau contient des ions hydrogène ….
Ils se transforment en gaz dihydrogène : écrire l’équation de la réaction correspondante.
b) Tous les métaux permettent-ils de créer une pile « électrochimique » ?
 Vous allez essayer de réaliser une pile électrochimique en testant les différents couples de métaux
suivants : couple Cu / Cu, couple Zn / Zn, couple Cu / Fe, couple Cu / Pb, couple Cu / Zn, couple Fe / Pb,
couple Fe / Zn, couple Pb / Zn.
 Vous noterez la valeur de la tension entre les bornes de la pile ainsi crée dans un tableau en indiquant à
chaque fois quel est le pôle positif de la pile.
 Peut-on obtenir une pile avec deux métaux identiques ?
 De quoi dépend la tension obtenue ?
 Quel est le meilleur « couple » de métaux ? Expliquer.
3 ) Enfin… la pile aux fruits !!
Votre « mission » consiste à tester tous les fruits et légumes mis à votre disposition afin de déterminer
quelle est la meilleure pile aux fruits possible.
 Expliquer votre démarche pour effectuer cette mission.
 Indiquer les résultats de toutes vos mesures afin de répondre à la mission qui vous a été confiée…
 a) Comment pourrait-on faire pour obtenir une pile électrochimique aux fruits de tension plus élevée ?
Expliquer.
b) Réaliser les manipulations nécessaires et indiquer les résultats de vos mesures.
 a) Utiliser la pile précédente pour essayer de faire fonctionner une DEL : mesurer alors la tension entre les
bornes de la DEL et l’intensité du courant qui la traverse.
b) Conclure.
c) Êtes-vous en mesure de faire fonctionner la calculatrice solaire ? Expliquer.
 Et pourquoi pas une pile humaine avec une seule personne ? et avec deux personnes ?!!
PS : dans la prochaine activité, vous réfléchirez à un montage amplificateur pour faire fonctionner votre
calculatrice… encore un peu de patience !!