Home

Terminale

Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Nouvelle Calédonie 1

Dans cette vidéo, Obaldesudéo aborde un problème ouvert sur la pile au méthanol qui a été donné au bac l'année dernière. Dans la première partie de l'exercice, Obaldesudéo explique le fonctionnement de la pile au méthanol. Ensuite, il aborde le cas où des élèves veulent faire fonctionner un petit ventilateur avec cette pile au méthanol en utilisant deux piles en série. L'intensité du courant mesurée est de 450 mA et le rendement de chaque pile est de 70%. Toutes ces informations seront utiles pour la partie B de l'exercice. 

La première question de cette partie demande de calculer la capacité électrique théorique de la pile au méthanol étudiée dans la partie A. Pour cela, Obaldesudéo rappelle que la capacité électrique théorique est le nombre de moles échangées lors de la réaction, multiplié par la constante de Faraday (9,65 x 10,4 coulombs par mole). Dans le cas de la réaction avec le méthanol, il y a 6 moles d'électrons échangés par mole de méthanol. Donc la capacité électrique théorique est égale à 6 fois la quantité de matière en méthanol introduite dans la pile, multipliée par la constante de Faraday. En faisant le calcul, on obtient une capacité électrique théorique de 16,9 x 10^3 coulombs.

Ensuite, Obaldesudéo aborde la question ouverte où les élèves souhaitent faire fonctionner leur ventilateur pendant au moins une heure. Pour répondre à cette question, Obaldesudéo explique qu'il faut prendre en compte la capacité électrique réelle de la pile. Pour passer de la capacité électrique réelle à la capacité électrique théorique, il faut utiliser le rendement de la pile qui est de 70%. Donc la capacité électrique réelle est égale au rendement fois la capacité électrique théorique. Sachant qu'il y a deux piles en série, la capacité électrique réelle est donc deux fois la capacité électrique réelle de la pile A. 

À partir de la capacité électrique réelle, on peut calculer le temps de fonctionnement de la pile en utilisant la formule : capacité électrique réelle = courant multiplié par le temps de fonctionnement. En connaissant la capacité électrique réelle, le courant et en utilisant les chiffres significatifs, on peut trouver le temps de fonctionnement de la pile en secondes.

En utilisant ces informations, Obaldesudéo donne la réponse à la question ouverte. En faisant les calculs, on obtient un temps de fonctionnement de la pile de 5,9 heures. Donc les élèves pourront faire fonctionner leur ventilateur pendant largement plus d'une heure.

Obaldesudéo conclut la vidéo en invitant les spectateurs à poser des questions en commentaire et en donnant rendez-vous pour une prochaine vidéo.

Bonjour à tous, c'était Obaldesudéo, et dans cette vidéo, on va faire un problème ouvert sur la pile au méthanol qui a été donnée au bac l'année dernière. Alors la première partie, la partie 1 de cet exercice sur la pile au méthanol, on l'a déjà fait ensemble, et on avait compris un peu le fonctionnement de cette pile au méthanol. Et puis maintenant, on s'intéresse à des élèves qui veulent faire fonctionner on nous dit un petit ventilateur avec cette pile au méthanol. Et pour ça, ils utilisent deux piles qui les vont branfer en série. Et lorsqu'ils mesurent l'intensité du courant qui est obtenu, ils ont une intensité de 450 mA. On nous dit aussi que chacune de ces piles a un rendement de 70%. Toutes ces informations seront utiles dans la partie B qu'on va faire ensemble. Première question, on nous demande de calculer la capacité électrique théorique de la pile au méthanol qui est étudiée dans la partie A, donc dans la vidéo précédente. Pour pouvoir calculer la capacité électrique théorique, il faut se rappeler de la définition de la capacité électrique théorique. C'est le nombre de molles échangées pendant la réaction multipliée par la constante de Faraday, qui est donnée dans l'énoncé, qui est de 9,65 x 10,4 coulombs par molle. Et puis c'est quoi ce nombre de molles d'électrons échangés ? Si on regarde notre réactif limitant, c'est CH3OH, c'est celui qui va bloquer la réaction, puisque l'air était en excès, en tout cas le dioxygène était en excès. On voit que pour une molle de CH3OH, on a 6 molles d'électrons qui vont aller dans le circuit. Donc ce qu'on peut écrire, c'est que le nombre d'électrons maximal, il vaut 6 fois le nombre de molles de CH3OH initialement introduit dans ma pile. Une fois qu'on a ça, on a donc relié le nombre d'électrons à une valeur qu'on peut vraiment mesurer, donc la quantité de matière en CH3OH, et puis on peut écrire ma capacité électrique théorique va être mon nombre d'électrons maximal, mon nombre de molles d'électrons maximal multiplié par la constante de Faraday, et donc c'est 6 fois la quantité de matière en CH3OH, voire ma constante de Faraday. Et donc si on fait notre application numérique, on obtient 16,9 x 10 puissance 3 coulombs. On fait bien attention aux chiffres significatifs, ici on n'avait que deux chiffres significatifs, donc on n'a bien que deux dans la réponse finale. Une fois qu'on a ça, on va pouvoir faire notre question ouverte. On nous dit que les élèves souhaitent faire fonctionner leur ventilateur pendant au moins une heure. Et la question c'est est-ce qu'ils vont y arriver ou pas ? Et là on a le petit encadré qui nous dit que c'est une question ouverte, le candidat est invité à prendre des initiatives, etc. Bon, on veut nous faire voir si le ventilateur va fonctionner pendant au moins une heure. Et bien comment faire ? Bonne question. Ce qu'on connaît, nous, c'est la pile qu'on a étudiée dans la partie A. Cette pile, on connaît sa capacité électrique théorique, donc QTO A. Mais quelle va être sa capacité électrique réelle ? Puisqu'on se souvient, pour passer de la capacité électrique réelle à la capacité théorique, si vous avez lu l'énoncé, et bien on utilise pour ça le rendement de la pile, un rendement qui lui vaut 70%. On a que notre capacité électrique réelle, c'est mon rendement fois ma capacité électrique théorique. C'est l'énoncé qui nous donne ça. Donc on va pouvoir trouver notre capacité électrique réelle. Sauf que nous on n'a pas une pile, mais on a deux piles. Et si on a deux piles, l'énoncé nous dit qu'en série les capacités électriques s'ajoutent. Et donc Qréel, en fait c'est deux fois Qréel A. Donc deux fois celle-là. On a ajouté Qréel A plus Qréel A. Et puis à partir de ça, on va pouvoir avoir un temps d'utilisation de la pile, un temps de fonctionnement de la pile. Ce temps de fonctionnement, il est calculé comme ça. On sait que ma capacité électrique réelle, c'est mon courant multiplié par le temps de fonctionnement. Donc nous on connaît la capacité électrique réelle, puisqu'on connaît la capacité électrique et le rendement. On connaît aussi le courant, et puis on va pouvoir trouver ce temps de fonctionnement en seconde. Et c'est ce temps de fonctionnement qui nous importe dans cette question. Une fois qu'on a tout ça en tête, on va pouvoir remonter un petit peu le raisonnement et répondre à la question. Donc c'est parti. Delta T max réel, il vaut Qréel fois 1 sur i. J'ai réutilisé cette formule. Donc c'est ma capacité électrique réelle divisé par mon intensité électrique, qui vaut 450 mA. Sauf que ma capacité électrique réelle, c'est deux fois la capacité électrique réelle de ma pile A. Donc c'est 2Qréel A fois 1 sur i. Et 2Qréel A, on peut le relier à la capacité électrique théorique, comme ceci, en disant que c'est R fois ma capacité électrique théorique. Ici, on voit qu'on connaît tout. On connaît 1 sur i, on connaît la capacité théorique réelle, la capacité théorique, électrique théorique désolé, et on connaît notre emmenement. Donc on connaît Delta T max réel. On fait notre application numérique, et puis on obtient un Delta T max qui est de 2,2 fois 10,64 secondes. Ça paraît beaucoup comme ça, mais combien est-ce que ça fait en heures ? Eh bien pour ça, on a juste à diviser cette réponse par 3600. En faisant ça, on obtient un temps de fonctionnement de ma pile de 5,9 heures. Donc finalement, on peut conclure que nos étudiants vont pouvoir faire fonctionner leur ventilateur pendant largement plus qu'une heure. Ils ne vont pas avoir de soucis à se faire de ce côté-là. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire, j'y répondrai avec plaisir. Et puis on se retrouve pour une prochaine vidéo.

Pile à méthanol (2)

RELATED

Recommended videos

Acide benzoïque (1)

Acide benzoïque (1)

Qualité des eaux souterraines (1)