Un athlète espère participer à l'épreuve du 100 m lors des prochains championnats du monde d'athlétisme. Lors de ses entraînements, il fournit une puissance moyenne de 800 W pour une course d'une durée de 10 s.

Partie 1 - Énergie nécessaire pour la course (4 points)
1- Calculer l'énergie en joules nécessaire pour cette course d'entrainement.

On donne : E = P x t
avec E énergie consommée
P puissance développée
t durée

2- Convertir cette énergie en kilojoules (kJ).

Partie 2 - Énergie apportée par une boisson énergétique (11 points)

Avant de pratiquer cet effort, l'athlète prépare son organisme en buvant une bouteille de 250 mL contenant une boisson énergétique.
Sur l'étiquette de cette boisson on peut lire les indications suivantes :

Étiquette de boisson énergétique, bouteille de 250 mL

Valeurs nutritionnelles pour 100 mL :

Énergie : 50 kJ
Glucides, sucres : 4,1 g
Ingrédients : eau, glucose, fructose, acidifiant, acide citrique, chlorure de sodium, concentré de fruits et de légumes (aronia, sureau, patate douce pourpre, carthame, radis)

3- En exploitant les données figurant sur l'étiquette, déterminer la quantité d'énergie apportée par la bouteille de 250 mL.

Seulement un cinquième de l'énergie consommée par l'athlète est transformée en énergie mécanique.
4- Calculer l'énergie mécanique disponible.

5- En déduire, en justifiant la réponse, si la boisson énergétique fournira à l'athlète l'énergie nécessaire pour cette course.

Partie 3 - Acidité de la boisson énergétique (10 points)
6- Citer des informations figurant sur l'étiquette de cette boisson indiquant qu'elle doit être acide.

7- Proposer une expérience qui permet de mesurer le pH de cette boisson.

8- Après mesure de ce pH, le caractère acide de la boisson est confirmé.
a) Indiquer la valeur du pH de cette boisson en cochant la bonne réponse.
$\Box$ 7
$\Box$ 5,3
$\Box$ 12
b) Justifier la valeur choisie du pH.

Partie 1 - Énergie nécessaire pour la course (4 points)**

1. On cherche l'énergie E

On connaît P = 800 W et t = 10s
On calcule E = P x t avec E en J, P en W et t en s
E = 800 x 10 = 8000 J
Conclusion: E = 8000 J

2. E = 8 kJ

Partie 2 - Énergie apportée par une boisson énergétique (11 points)

3. E = 50 kJ pour 100 mL

On calcule pour 250 mL

$\frac{250 \times 50}{100} = 125 kJ$

La boisson apporte 125 kJ pour 250 mL

4. Energie disponible : E = 1/5 x 125 = 25 kJ
5. 25 kJ > 8 kJ donc la boisson apportera l'énergie nécessaire.

Partie 3 - Acidité de la boisson énergétique (10 points)

6. La boisson doit être acide car elle contient un acidifiant et de l'acide citrique.

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

8. a.

$\Box$ 7
$X$ 5,3
$\Box$ 12
b. Car pH < 7 pour un acide