Pour chaque question, si le travail n'est pas terminé, laisser les traces de recherche sur la copie : elles seront prises en compte dans la notation.
Toutes les réponses seront écrites sur la copie.

LE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE DANS LES VOITURES

Dans les voitures, l'énergie électrique est stockée par des batteries. Ce sujet étudie deux types de batteries :
- La batterie au plomb utilisée dans les voitures thermiques ;
- La batterie au lithium utilisée dans les voitures électriques.

Les parties 1 et 2 du sujet sont indépendantes.

Partie 1 - La batterie au plomb des véhicules thermiques.

La batterie au plomb stocke l'énergie électrique nécessaire à l'alimentation des composants électriques qui permettent à une voiture thermique de fonctionner, en particulier au moment du démarrage de la voiture.

Question 1 (4 points) :

La batterie au plomb contient de l'acide sulfurique. Les flacons contenant cet acide présentent le pictogramme de sécurité ci-dessous.

Corrosif

Citer au moins deux précautions à prendre pour manipuler ce produit. Justifier la réponse.

Question 2 (4 points) :

À l'aide du document 1, donner le nom et le nombre de chaque type d'atomes présents dans la molécule d'acide sulfurique de formule $H_{2}SO_{4}$.

Question 3 (6 points) :
Proposer un protocole expérimental permettant de mesurer la valeur du $pH$ d'une solution d'acide sulfurique. Préciser le matériel à utiliser, les étapes de la manipulation et les observations attendues. On pourra s'aider de textes ou de schémas.

Question 4 (3 points) :
La solution d'acide sulfurique est une solution acide.

Indiquer sur la copie, la valeur que pourrait prendre le $pH$ de la solution d'acide chlorhydrique parmi les propositions ci-dessous. Justifier la réponse.

a) $pH$ $=$ 2,1
b) $pH$ $=$ 7,5
c) $pH$ $=$ 10,4

Partie 2 - La batterie au lithium d'une voiture électrique.
Dans une voiture électrique, les moteurs fonctionnent grâce à l'énergie stockée dans une batterie au lithium, qu'il est nécessaire de recharger régulièrement. Selon les besoins des automobilistes, il existe différents types de bornes de charge, comme indiqué dans le document 2.

Document 2 : exemples de caractéristiques de bornes de charge.

source : http://sigma-tec.fr

Question 5 (4 points) :
Donnée : La puissance électrique $P$ (en W) délivrée par une borne de charge est égale à $P = U \times I$ où $U$ est la tension électrique (en V) et $I$ est l'intensité du courant électrique délivré pendant la charge (en A).

Exploiter la donnée de la question et le document 2 pour calculer la puissance électrique délivrée par une borne de charge dite « rapide ».

Question 6 (4 points) :
Pour développer l'utilisation de la voiture électrique, il est nécessaire de prévoir la construction de très nombreuses bornes de charge. En effet, l'autonomie des voitures électriques est limitée à quelques centaines de kilomètres.
Pour répondre aux enjeux de développement durable, il serait nécessaire d'alimenter les bornes de charge avec une énergie électrique produite à partir de sources renouvelables.
Citer deux sources d'énergie renouvelable.

Question 1 (4 points) :**

Il faut utiliser des gants, des lunettes de sécurité et une blouse car c'est une substance corrosive.

Question 2 (4 points) :

• 2 atomes d'hydrogène
• 1 atome de soufre
• 4 atomes d'oxygène

Question 3 (6 points) :

Matériel :

• bécher
• agitateur
• verre de montre
• papier pH

Protocole :

• on met la solution dont on veut connaître le pH dans un bécher
• on prélève un peu de solution à l'aide d'un agitateur
• on met du papier pH sur un verre de montre
• on dépose une goutte sur le papier pH
• on compare la couleur obtenue avec l'échelle de teinte et on

détermine le pH

• on devrait trouver un pH < 7 car c'est un acide

Question 4 (3 points) : La bonne réponse est la a.) car le pH < 7 pour un acide.

Partie 2 - La batterie au lithium d'une voiture électrique.

Question 5 (4 points) :

On cherche la puissance P
On connaît U = 400 V et I = 63 A
On calcule P = U x I avec P en W, U en V et I en A
P = 400 x 63 = 25 200 W
Conclusion : P = 25 200 W

Question 6 (4 points) :

• énergie solaire
• énergie éolienne