PHYSIQUE-CHIMIE ET SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

DIPLÔME NATIONAL DU BREVET
SESSION 2017
PREMIÈRE ÉPREUVE
2ème partie
PHYSIQUE-CHIMIE ET SCIENCES DE LA
VIE
ET DE LA TERRE
Série générale
Durée de l’épreuve: 1 h 00 - 50 points
(dont 5 points pour pour la présentation de la copie et l’utilisation de la langue française)
Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet
Ce sujet comporte 7 pages numérotées de la 1/7 à la page 7/7
Pour chaque discipline, le candidat doit composer sur une copie distincte et ceci dans
l’ordre qui lui convient.
L’utilisation de la calculatrice est autorisée
L’utilisation du dictionnaire est interdite
REPÈRE:17GENSCIN1
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La multiplicité et le développement des énergies dites renouvelables
constituent une préoccupation actuelle.
Le sujet d’étude porte sur les solutions d’approvisionnement
énergétique sur un territoire.
REPÈRE:17GENSCIN1
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PHYSIQUE-CHIMIE
Durée de l’épreuve: 30 mn - 25 points
(22,5 points et 2,5 points pour la présentation de la copie et
l’utilisation de la langue française)
DanscertaineszonesdusuddelaFranceparticulièrementventeuses,onpeutobserverde
nombreuxchampsd’éoliennesquiproduisentuneénergieélectriquediterenouvelable.
Nousallonsvoiricipourquoicechoixn’apasétéfaitàgrandeéchelle.
Question1
Dansl’imageci-contre,onrecensedifférentstypes
d’énergiesrenouvelables.
Lesnommeretassocieràchacununesource
d’énergie.
Ons’intéresseaufonctionnementd’unecentraleéolienne.
Sousl’actionduvent,lespalesdel’éolienneentrainentl’alternateurenrotation,quiproduit
alorsuncourantalternatif.
Lesélémentsenmouvementsubissentunéchauffement,ainsi,unepartiedel’énergie
mécaniqueesttransforméeenénergiethermiquedite«perdue»carellen’estpasutilisée.
Question2
Reproduiresurlacopieetcompléterlachaîneénergétiqueci-aprèsenchoisissantparmiles
motsougroupedemotssuivants(utilisablesplusieursfois):énergiecinétique,énergie
électrique,énergiemécanique,énergiepotentielle,énergiethermique,énergielumineuse,
alternateur,eau,vent.
REPÈRE:17GENSCIN1
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Question3
3a–Onconsidèreunemassed’airde1kg,dontlavitessepassedelavaleur3m/sà9m/s.
Ens’appuyantsuruncalcul,diresil’énergiecinétiquedelamassed’air:
A-restelamême
B-estmultipliéepar3
C-estmultipliéepar9
3b-LephysicienallemandAlbertBetzaffirmeque60%seulementdel’énergiecinétiquedu
ventesttransforméeenénergiemécaniqueauniveaudespales.Ondonnedansletableauci
-dessouslavaleurannuelle,enmégawattheure(MW.h),desénergiesintervenantdansla
chaineénergétiqued’uneéolienne.
Énergiecinétiquedu
vent(enMW.h)
Énergiemécaniqueproduite
(enMW.h)
Énergieélectriqueproduite
(enMW.h)
17530
10510
4030
Vérifierparuncalcull’affirmationduphysicienallemandBetz.
Laconsommationélectriquefrançaiseannuelleestégaleà478200GW.h.
Question4
4a-Sachantquelaproductionélectriqueannuelled’uneéolienneestde4030MW.hetque
lasurfaceminimalenécessaireàsoninstallationestde24hectares,évaluerpar
uncalcullasurfacequ’occuperaitunparcéolienrépondantauxbesoinsdelaconsommation
française.Donnée:1gigawattheure(GW.h)=1000MW.h
4b-Expliciter,enapportantaumoins2arguments,pourquoil’énergieéoliennenepeutpas
êtreleseulchoixpourrépondreauxbesoinscroissantsenélectricité.
Donnée:valeurmoyennedelasurfaced’undépartementS=2850000hectares.
REPÈRE:17GENSCIN1
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SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
Durée de l’épreuve: 30 mn - 25 points
(22,5 points et 2,5 points pour la présentation de la copie et
l’utilisation de la langue française)
Ons’intéresseàl’approvisionnementénergétiquedequelquesvillesfrançaises.
Document1:quelquesdéfinitionsconcernantlestroistypesd’énergie
Uneénergienonrenouvelabledésignel'énergiequel'onproduitàpartirdelacombustion
dematièrespremièresfossilesd’origineorganique(issuesd’êtresvivants):lepétrole,le
charbonetlegaznaturel.Ellen’estpasrenouvelableàl’échelled’uneviehumaine.
Uneénergierenouvelableestuneressourceénergétiquedontlerenouvellementnaturelest
assezrapidepourqu'ellepuisseêtreconsidéréecommeinépuisableàl'échelled’unevie
humaine.L’énergiesolaire(produiteàpartirdusoleil),l’énergieéolienne(produiteàpartir
duvent),l’énergiegéothermique(produiteparl’activitéinternedelaTerre),l’énergie
provenantdelabiomasse(produiteàpartirdelamatièreorganiquedesêtresvivants)et
l’énergiehydraulique(produiteàpartirdelaforcedel’eau)sontdestypesd’énergie
renouvelable.
L’énergienucléaireestuneénergiequiprovientdunoyaudesatomes.
Document2:estimationdelapartdedifférentstypesd’énergiedansl’approvisionnement
énergétiquemondial
Typesd’énergie
2010
2020
2035
Energiesnon
renouvelables
Pétrole
Charbon
Gaz
81%
80%
74%
Energienucléaire
Nucléaire
6%
5%
6%
Energies
renouvelables
Géothermique
Solaire
Provenantdelabiomasse
Hydraulique
13%
15%
20%
Question1
Envousappuyantsurlesdonnéesdudocument2,comparerl’évolutionlapartdedes
différentstypesd’énergiedansl’approvisionnementénergétiqueentre2010et2035.
REPÈRE:17GENSCIN1
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Document3:cartesdelarépartitiondudébitd’énergiegéothermique,delamoyennede
l’ensoleillementetdelavitessedesventsenFrance
Cartedelarépartitiondudébitmoyen
d’énergiegéothermiqueissuedes
Cartedelamoyennedel’ensoleillement(en
profondeursdelaTerre,mesuréeensurface
heuresparannée)
delaTerrepour1m²(enmW)
Cartedelavitessemoyennedesvents(en
m/s)
Document4:lesavantagesetlesinconvénientsdetroisénergiesrenouvelables
Energies
Avantage
Inconvénients
Géothermique
Solaire
Eolienne
Ressourceinépuisableàl’échelled’uneviehumaine.
Unecentrale
géothermiquen’est
installéequ’àpartir
d’undébitd’énergie
ensurfacesuffisant
(supérieurà120
mW/m²)
Certainspanneaux
solairesnesontpas
rentablessiladurée
d’ensoleillementne
dépassepas
1800heuresdesoleil
paran
Uneéoliennene
produitpas
d’électricitésila
vitesseduvent
estinférieureà
7,5m/s
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Question2
Apartirdesinformationsdesdocuments3et4,citer(sansjustifier)laoulesénergies
renouvelableslespluspertinentespourlestroisvillesfrançaisessuivantes:Strasbourg,Brest
etMarseille.
Question3
Apartirdesdocuments1à4,proposerunesolutionàl’approvisionnementénergétiquede
lavilledeReims.Justifiervotreréponse.
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