C3. Produire de l électricité

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1 C3. Produire de l électricité a. Electricité : définition et génération i. Définition La matière est constituée d. Au centre de l atome, se trouve un noyau constitué de charges positives (.) et neutres (.). Autour du noyau gravitent un certain nombre d., chargés négativement. Dans les matériaux. les électrons sont capables de quitter l atome. Exemple : cuivre. Un courant électrique est défini comme....? Remplir le texte ci-dessus. ii. Electricité et puissance Grandeur Symbole Définition Unité Tension U Force électrique Volt [V] Intensité I quantité d électricité par unité de temps Ampère [A] Puissance P quantité d énergie par unité de temps Watt [W] P = U x I ii. Génération Il y a différentes méthodes pour provoquer le déplacement des électrons. La plus courante utilise un.. Le.. généré par l aimant pousse les électrons à se mettre en mouvement. Il est essentiel que l aimant soit continuellement en.,. Chaîne énergétique 7

2 Les, eux, utilisent l énergie et la transforme directement en énergie électrique. Chaîne énergétique? Remplir le texte ci-dessus. b. Centrale thermique à combustible fossile i. Fonctionnement 1. Réaction de.. Un.. (gaz, charbon, fioul) est brûlé dans les brûleurs d une chaudière. 2. La production de vapeur La chaudière est tapissée de tubes dans lesquels circule de l'eau La chaleur dégagée par le combustible chauffe l'eau jusqu à la transformer en La production d'électricité La vapeur fait tourner une..qui entraîne à son tour un... L'alternateur produit un courant électrique alternatif. Puis, un transformateur élève la tension du courant électrique pour qu'il puisse être plus facilement transporté. 4. Le recyclage À la sortie de la turbine, la vapeur est à nouveau transformée en eau grâce à un..dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un fleuve.? Dans le texte ci-dessus ajouter les termes : alternateur, combustible, combustion, condenseur, froide, turbine, vapeur 8

3 ii. Réaction de combustion Afin de libérer de l énergie des ressources fossiles, on les brûle : elles subissent une réaction de combustion. La réaction de combustion est une réaction chimique d oxydation très exothermique ( = libérant de l énergie thermique). Exemple : Combustion du charbon :. C (s) +. O 2 (g) à. CO 2 (g) Combustion du méthane :. CH 4 (g) +. O 2 (g) à. CO 2 (g) +. H 2 O (g)? Dans les formules ci-dessus, ajouter les coefficients stoechiométriques. iii. Chaîne énergétique 9

4 c. Centrale nucléaire i. Fonctionnement 1. Circuit primaire : Dans le réacteur, la. des atomes d'. transforme une partie de l énergie nucléaire en énergie thermique. Cette chaleur fait augmenter la température de l'eau qui circule autour du réacteur, à 320 C. L'eau est maintenue sous pression pour l'empêcher de bouillir. 2. Circuit secondaire : Dans le.., l'eau chaude du circuit. chauffe l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur. 3. La production d électricité : La vapeur fait tourner une. qui entraîne à son tour un.. L'alternateur produit un courant électrique alternatif. Puis, un. élève la tension du courant électrique pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à très haute et haute tension. 4. Le circuit de refroidissement À la sortie de la turbine, la vapeur est à nouveau transformée en eau grâce à un. dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un fleuve. Attention : Les 3 circuits d'eau sont. les uns par rapport aux autres.? Dans le texte ci-dessus ajouter les termes : alternateur, condenseur, étanches, fission, générateur de vapeur, primaire, transformateur, turbine, uranium 10

5 ii. Réaction de fission La fission est une réaction nucléaire dans laquelle un noyau lourd, dit fissile, est scindé en deux noyaux plus légers. Exemples :!"#!!"#!"U +! n!" Xe +!"!"! Sr + 3! n!"#!..!"#!!"u +! n!" Xe +. Sr + 3! n A Z X!"#!!"U +! n!"!"!"#! Sr +. Xe +..! n? En utilisant la première équation, quelle observation peut-on faire sur les nombres de nucléons et les numéros atomiques? Compléter alors les deux autres équations bilans proposées.? Donner deux autres exemples d isotopes de l uranium 235.? Quelle est la différence fondamentale entre une réaction chimique et une réaction nucléaire?? La fission libère des neutrons. Que vont-ils provoquer à leur tour? Expliquez alors pourquoi on parle de «réaction en chaîne». iii. Chaîne énergétique 11

6 d. La fusion nucléaire i. Un réacteur à fusion naturel : le Soleil Le Soleil est une boule de gaz chauds dont le cœur contient une grande quantité d hydrogène. La température et la pression sont telles que cet hydrogène va entrer en fusion nucléaire et libérer de l énergie. Cela va faire chauffer l étoile qui va alors émettre de la lumière. ii. Réaction de fusion nucléaire Lorsque le cœur ne contiendra plus d hydrogène (dans quelques milliards d années), d autres réactions de fusion nucléaires vont avoir lieu et libéreront beaucoup plus d énergie! Le Soleil se mettra alors à gonfler jusqu à détruire la planète Terre. La fusion nucléaire est la formation d un noyau plus lourd à partir de deux noyaux plus légers. La fusion s accompagne d une libération d énergie. Exemples :!!!!!H +! H! He +! n!!..!h +.. H! He!..!H +! Li!.! He! +! n? Compléter les équations. iii. Intérêts? Après lecture du texte de P. Schwaederlé, donner les 3 avantages de la fusion nucléaire. 12

7 Document (d après P. Schwaederlé) Les centrales à combustibles fossiles souffrent de trois gros inconvénients : - la dépendance énergétique des pays qui ne disposent pas de ces ressources - les réserves énergétiques dont l exploitation n excédera pas quelques dizaines d années. - la pollution atmosphérique importante engendrée par leur fonctionnement Les centrales nucléaires ne font guère mieux (dépendance à l uranium, dangerosité des centrales, déchets nucléaires très dangereux...). Pour pouvoir mesurer l impact réel des différentes technologies produisant de l énergie sur l environnement et sur le dérèglement climatique, il faut prendre en compte non seulement la pollution générée lors de leur fonctionnement, mais aussi lors de l extraction et du transport des éventuels combustibles et lors de la construction de l unité de production (centrale, panneau solaire, éolienne, barrage...). Aujourd hui, de nombreux pays cherchent à maitriser une autre méthode de production d énergie basée sur une réaction nucléaire 4 à 5 fois plus exoénergétique que la réaction de fission de l uranium : la fusion nucléaire. Cette méthode de production d énergie ne génère aucune pollution et utilise une ressource considérée comme inépuisable sur Terre : le deutérium 1 2 H (isotope de l hydrogène H) En effet, l eau des mers et des océans contient en moyenne 33 g de deutérium par mètre cube ce qui pourrait alimenter en énergie notre planète pendant quelques centaines de millions d'années. 13

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