Le propriétaire d'un voilier écologique a fait le choix d'utiliser un hydrogénérateur pour alimenter son bateau en électricité.

Cet hydrogénérateur permet d'alimenter : le dessalinisateur, le système de navigation,l'ensemble des éclairages du bateau.

1. Le dessalinisateur (7,5 points)

À bord, le dessalinisateur permet de transformer l'eau de mer en eau douce. L'eau de mer contient les espèces chimiques de formule $Na^+$ et $Cl^-$.

1.1. Indiquer la nature des espèces chimiques de formule $Na^+$ et $Cl^-$, en choisissant parmi les termes suivants : atome, ion, molécule.

1.2. À l'aide du document 1, décrire la mise en œuvre d'un test simple permettant de détecter la présence de l'espèce chimique $Cl^-$ dans l'eau de mer et indiquer le résultat attendu. Il est possible de faire un schéma.

**2. l'hydrogénérateur (10 points)**

L'hydrogénérateur est constitué d'une hélice reliée à un alternateur.

L'hélice est mise en mouvement par le déplacement d'eau et elle entraîne un alternateur grâce auquel les circuits électriques du voilier sont alimentés.

2.1. Le diagramme de conversion d'énergie ci-dessous concerne l'alternateur. Sans recopier le diagramme sur la copie, nommer les différentes formes d'énergie correspondant aux numéros 1 et 2 en choisissant parmi les suivantes : chimique, électrique, thermique, cinétique.

2.2. l'énergie électrique produite par l'hydrogénérateur dépend de la vitesse de navigation du voilier.

À l'aide du document 2, indiquer à partir de quelle vitesse de navigation du voilier, en nœuds, l'hydrogénérateur produit de l'énergie électrique.

2.3. l'énergie électrique consommée dépend de la puissance des appareils et de leur durée d'utilisation.

Rappel : 1 wattheure (Wh) est l'énergie consommée par un appareil d'une puissance de 1 W pendant une heure.

Montrer que l'énergie E1 consommée par l'éclairage du bateau sur une plage horaire de 24 h est de 240 Wh.

3. Autonomie énergétique (5 points)

À l'aide des documents 2 et 3 et du résultat de la question 2.3, déterminer la vitesse en nœuds à partir de laquelle le voilier doit naviguer pour produire l'énergie totale consommée par le bateau sur une plage horaire de 24 h.

1.1. $Na^+$ et $Cl^-$ sont des ions. Ce sont des espèces chargées. ($Na^+$ cation, c'est un atome de sodium Na qui a perdu 1 électron et $Cl^-$ anion, c'est un atome de chlore Cl qui a gagné 1 électron)

1.2.

On met de l'eau de mer dans un tube à essai. On rajoute quelques gouttes de nitrate d'argent.

Si l'ion chlorure est présent, on obtient un précipité blanc sinon pas de changement.

2.1.

1. Énergie cinétique (mécanique)
2. Énergie électrique

(3. Énergie thermique)

2.2. On voit que l'énergie produite est non nulle au-dessus de 5 nœuds, donc il faut une vitesse supérieure à 5 nœuds.

2.3. Pour l’éclairage : $E = P \times t$
P en W, P = 20 W
t en h, t = 12 h
E en Wh
$E = 20 \times 12 = 240Wh$

3. En 24 h, on consomme 2200 + 60 + 240 = 2 500 Wh

Pour produire 2 500 Wh, il faut avoir une vitesse de 8 nœuds minimum.