CHAPITRE VI – PILE ET ENERGIE

CHAPITRE VI – PILE ET
ENERGIE
I – Une réaction chimique produit de
l’énergie
Expérience :
- On introduit une solution de sulfate
de cuivre dans un tube à essai et on
relève la température.
- Puis, on introduit dans ce tube de la
poudre de zinc et on agite.
- On relève à nouveau la température.
Observations :
► La couleur bleue disparaît.
► Un dépôt rougeâtre se forme sur la poudre
de zinc.
► La température de la solution augmente.
Interprétation :
cuivre II (Cu2+)
- Des ions ……………………….
ont été consommés.
cuivre
- Du métal ………………
s’est formé.
zinc II (Zn2+) se sont formés car si on
- Des ions …………………..
ajoute de la soude à la solution finale, il se forme un
précipité blanc.
- La température augmente lors de la réaction, donc
thermique
de l’énergie …………………..
est libérée.
Conclusion :
Le sulfate de cuivre réagit avec le zinc :
l’ensemble des réactifs possèdent de
chimique
l’énergie ………………….
Lors de la transformation chimique, une
partie de cette énergie est transférée à
l’extérieur sous forme d’énergie
thermique
…………………….
.
Energie
thermique
………………
Energie
chimique des
réactifs
……………
Energie
chimique des
produits
……………
II – Fabrication et étude de la pile
Cuivre/Zinc
Expérience :
- On plonge deux lames métalliques (électrodes),
l’une en cuivre et l’autre en zinc, dans un
bécher contenant une solution de sulfate de
cuivre.
- On relie les deux électrodes à un voltmètre.
- On mesure ensuite l’intensité du courant débité
par la pile après avoir inséré une résistance
dans le circuit.
Observation :
- Le voltmètre indique une tension de ……..
lorsque sa borne V est reliée à l’électrode
de cuivre.
- L’ampèremètre indique une intensité de
…………….. .
- L’électrode de zinc est rongée et du métal
cuivre se dépose sur l’électrode de cuivre.
- La solution se décolore.
Interprétation :
- L’électrode de cuivre constitue l’électrode
positive de la pile et l’électrode de zinc
………………
négative
constitue la borne………………...
- La pile s’use :
 Du métal …………
disparaît et des ions
zinc
2+
zinc
Zn
……………….. apparaissent.
cuivre Cu2+ disparaissent et du
 Des ions ………………..
cuivre
métal ……………..
se dépose sur l’électrode
de cuivre.
Conclusion :
Une pile électrochimique est constituée de deux
électrodes de natures différentes, généralement
métalliques, plongeant dans un solution
conductrice.
Lorsque la pile fonctionne, il se produit une
transformation chimique (celle du paragraphe
précédent).
Une partie de l’énergie chimique des réactifs est
électrique
convertie en énergie ………………………
et une
autre partie est transférée à l’extérieur sous forme
thermique
d’énergie ………………………
.
La consommation des réactifs entraîne « l’usure »
de la pile.
électrique
réactifs
thermique
produits
III – Les piles.
1) Historique
En 1800, Volta (physicien italien) invente la première
pile électrique.
En effet, il s’aperçut qu’en empilant des disques de
cuivre et de zinc en alternance, chaque paire étant
séparée de sa voisine par un tissu imbibé d'eau
salée, il obtient un courant électrique continu.
Cet empilement d’une soixantaine de disques sera
nommé « pile ».
2) Les piles du commerce.
Les piles du commerce sont de trois types :
 La pile saline (ou pile Leclanché) : c’est la
plus ancienne et la moins chère mais sa durée
de vie est courte. Elle délivre une tension de 1,5
V.
On l’utilise pour des utilisations peu exigeantes :
réveil,
jouets….
 La
pile alcaline : de constitution très proche de
la pile saline, elle délivre une tension de 1,5V
mais peut fournir des courants plus importants
pendant plus longtemps. Elle est plus chère.
Elle convient à des usages plus exigeants : appareils
photo, mp3….
 La pile au lithium : Elle est encore plus chère,
mais délivre beaucoup plus d’énergie que les
précédentes. Sa tension peut varier de 1,2V à
3,5V. Elle permet un usage de longue durée.
On l’utilise dans les calculatrices, montre,
stimulateurs cardiaques …