Pour lutter contre un incendie, les pompiers disposent d'équipements particuliers et de véhicules spécialisés.

Partie A - l'incendie (10 points)

Lors d'un incendie de forêt, les arbres subissent une réaction de combustion. Le bois, assimilé à de
la cellulose de formule chimique simplifiée $C_{6}H_{10}O_{5}$, réagit avec le dioxygène et produit du dioxyde
de carbone et de l'eau à l'état gazeux. L'équation de la réaction est :
$C_{6}H_{10}O_{5}$ + $6 \ O_{2}$ $\longrightarrow$ $6 \ CO_{2}$ + $5 \ H_{2}O$
1. Indiquer le nombre de chacun des atomes de carbone (C), hydrogène (H) et oxygène (O)
présents dans la formule chimique $C_{6}H_{10}O_{5}$.
2. Indiquer si la combustion de la cellulose est une transformation chimique ou une transformation
physique. Justifier.
3. À partir de l'équation de réaction, justifier que les incendies produisent des gaz à effet de serre.
Une combustion produit aussi de la lumière et dégage de la chaleur.
4. Recopier et compléter la phrase ci-dessous en choisissant les termes adaptés parmi la liste
suivante : chimique, nucléaire, lumineuse, cinétique, potentielle, mécanique, thermique.
« Lors d'une combustion, l'énergie ……. est convertie en énergie ……. et en énergie ……. . »

Partie B - l'équipement (9 points)

Pour pouvoir respirer malgré les fumées, les pompiers utilisent des bouteilles d'air comprimé.

La figure 1 présente la composition de l'air en proportion de ses composants.

5. Nommer les deux gaz majoritaires de l'air correspondants aux zones A et B.

La zone C correspond à un ensemble de gaz minoritaires dans la composition de l'air.

6. Citer un gaz minoritaire de la zone C.

Lors des incendies, les pompiers sont équipés de vêtements de protection qui sont désormais constitués d'un matériau multicouche.

7. À l'aide de la figure 2, indiquer combien de temps l'organisme d'un pompier vêtu d'un matériau multicouche peut être exposé au feu sans risquer une brûlure au $1^{er}$ degré.

8. Comparer ce temps avec celui d'un pompier vêtu d'un matériau monocouche

Partie C - Les véhicules (6 points)

Pour signaler leur présence, les véhicules d'intervention des pompiers sont équipés d'une sirène émettant deux sons de fréquences 435 Hz et 488 Hz.

9. À l'aide de la figure 3 ci-dessous, justifier que les deux sons de la sirène des pompiers sont audibles par l'oreille humaine.

Des avions bombardiers d'eau sont utilisés pour éteindre les feux de forêts. Pour remplir son réservoir d'eau, l'avion doit effleurer un plan d'eau (figure 4).

10. Déterminer la masse maximale d'eau, notée $m_{e}$, que peut embarquer l'avion bombardier d'eau.

Données
- Masse à vide du bombardier : $m_{v}$ = 13 000 kg
- Poids maximum au décollage : $P$ = 180 000 N
- Intensité de la pesanteur : $g$ = 10 N/kg

Il sera tenu compte de la rédaction et de la présentation des calculs. Toute démarche sera valorisée

Partie A : l'incendie**

Partie A: l'incendie

1. Dans la formule chimique $C_{6}H_{10}O_{5}$, il y a 6 atomes de carbone, 10 atomes d'hydrogène et 5 atomes d'oxygène.
2. La combustion de la cellulose est une transformation chimique, car des espèces chimiques sont

consommées (les réactifs : $C_{6}H_{10}O_{5}$ et $O_{2}$) et d'autres espèces chimiques se forment (les produits : $CO_{2}$ et $H_{2}O$).

3. Dans l'équation de réaction: $C_{6}H_{10}O_{5} + O_{2} \longrightarrow CO_{2} + H_{2}O$ correspondant à la combustion du bois (cellulose), on constate qu'il se forme du $CO_{2}$. Ce gaz, nommé dioxyde de carbone, est un gaz à effet de serre.

(à noter que $H_{2}O$ est aussi un gaz à effet de serre, mais il est moins gênant car, quand il y en a trop ans l'atmosphère, il pleut)

4. « Lors d'une combustion, l'énergie chimique est convertie en énergie thermique et en énergie

lumineuse ».

Partie B: l'équipement

5. Les deux gaz majoritaires de l'air correspondant aux zones A et B sont respectivement le

diazote (78%) et le dioxygène (21%).

6. L'argon (ou la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone) est un gaz minoritaire de l'air de la zone

C.

7. Le seuil de brûlure au premier degré est à 44 °C d'après le graphique (en vert).

L'intersection entre la courbe de la température en fonction du temps dans le cas “organisme + multicouche” et de la droite qui indique le seuil de brûlure au premier degré permet de déterminer le temps d'exposition du pompier.
Un pompier vêtu d'un matériau multicouche peut être exposé au feu sans risque de brûlures au premier degré pendant 22 minutes (en rouge).

8. En suivant la même méthode que précédemment, on trouve qu'un pompier vêtu d'un matériau monocouche peut être exposé au feu sans risque de brûlures au premier degré pendant 11 minutes (en bleu).

Avec un matériau multicouche un pompier peut rester au feu deux fois plus longtemps.

Partie C: Les véhicules
9. La sirène des pompiers émet deux sons de fréquences 435 Hz et 488 Hz. Ces deux fréquences sont comprises dans la plage des fréquences audibles par l'homme: entre 20 Hz et 20 000 Hz.

10. Le poids maximum de l'avion bombardier au décollage est 180 000 N.

Cherchons quelle est la masse maximale de l'avion au décollage.
On sait que $P = m \times g$ avec
- P: le poids en N,
- m: la masse en kg
- g: l'intensité de la pesanteur en N/kg.

On en déduit donc que $m = \frac{P}{g}$
Le poids maximum de l'avion au décollage est 180 000 N.
L'intensité de la pesanteur vaut 10 N/kg.
$m = \frac{P}{g} = \frac{180\,000}{10} =$ 18,000 kg
La masse maximale de l'avion au décollage est 18 000 kg.
La masse à vide de l'avion bombardier est 13 000 kg.
La masse maximale d'eau que l'avion bombardier d'eau peut embarquer correspond donc à la différence entre la masse maximale de l'avion au décollage et la masse à vide l'avion.
18 000 - 13 000 = 5 000 kg
La masse maximale d'eau que l'avion bombardier d'eau peut embarquer est 5 000 kg soit 5 t.