CAPLP physique-chimie externe 2020, épreuve 2Sujet et rapport du jury

CAPLP
CONCOURS EXTERNE et CAFEP
3^(ème) CONCOURS

SECTION MATHÉMATIQUES - PHYSIQUE-CHIMIE

Thème d'étude : Adduction électro solaire d'eau potable pour un village et électrification solaire d'un dispensaire au Mali

Contexte pédagogique du sujet

Structure du sujet

• -de montrer sa maîtrise d'un corpus de savoirs disciplinaires et didactiques ;
• -de mobiliser ses savoirs dans le but de présenter, analyser et critiquer des solutions pédagogiques répondant à des situations données ;
• -de montrer ses capacités à s'approprier et analyser les informations fournies ;
• -de montrer sa capacité à communiquer par écrit de manière précise et adaptée, tant dans l'utilisation de la langue française que dans l'utilisation du langage scientifique (utilisation d'un vocabulaire précis et adapté, maîtrise de l'écriture des résultats numériques).

Dossier documentaire

• -collection 1 : documentation scientifique et technique liée au thème du sujet (pages 3 à 11);
• -collection 2 : textes réglementaires et officiels (pages 12 à 14) ;
• -collection 3 : documents supports à l'enseignement et productions d'élèves (pages 15 à 18).

DOSSIER DOCUMENTAIRE
Collection 1 : Documentation scientifique et technique

• adduction électro-solaire d'eau potable villageoise à laquelle sera raccordé le dispensaire, à partir du forage proche de l'école, initialement équipé d'une pompe à motricité humaine ;
• alimentation électro-solaire de ce dispensaire, qui dessert une population de 5000 personnes, afin de permettre les interventions de nuit et d'alimenter un réfrigérateur pour stocker les médicaments.

Document 1.2 : Données chimiques
à 25^∘C :
K_(S1)(Mn(OH)_2) = 1, 9.10^(− 13)
K_(S2)(Mn(OH)_3) = 2, 1.10^(− 36)
E^∘(Mn^(3 +)/Mn^(2 +)) = 1, 51 V
E(I_2/I^−) = 0, 62 V
E^∘(S_4 O_6^(2 −)/S_2 O_3^(2 −)) = 0, 08 V
E^∘(O_2/H_2 O) = 1, 23 V
E^∘(IO_3^−/I_2) = 1, 20 V
Le thiodène est un solide constitué d'amidon et d'urée.
Document 1.3 : Diagrammes E = f(pH) du manganèse, de l'iode et de l'eau
La concentration de tracé en espèces dissoutes est prise égale à 10^(− 2) mol.L^(− 1). La convention de frontière entre deux domaines de prédominance d'espèces dissoutes est l'égalité des concentrations des espèces.

Document 1.4 : Extrait du dossier technique de l'adduction d'eau (www.ias-ch.org)
Devant l'école (elle-même parallèle au dispensaire qui en est séparé d'une vingtaine de mètres) se trouve un forage équipé d'une pompe à pieds, réalisé en janvier 1994. D'une profondeur de 58,15 mètres, il peut débiter jusqu'à 5600 litres par heure, selon sa plaque signalétique.
Idéalement placé pour alimenter directement le dispensaire et l'école et d'une capacité suffisante, ce forage pourrait être réhabilité et doté d'un pompage électro-solaire alimentant en plus le quartier. On évite ainsi les frais de prospection géophysique et un nouveau forage, deux fois plus onéreux que la réhabilitation.
La pompe électrique pourra être placée à une profondeur de 45 m soit 10 m en dessous du niveau d'eau de la nappe phréatique. La cour de l'école est assez vaste pour abriter le château d'eau de 8,3 m de hauteur. Ainsi, le château d'eau et le forage ne seront séparés que de 5 m horizontalement.
On opte pour un système électro-solaire basé sur une pompe Grundfos SQFlex SQF 2.5-2. Système déjà installé avec succès au Mali en février 2005, ainsi qu'au Bénin en 2005 et au Togo en 2006 qui peut très bien être aussi installé ici où il y a un ensoleillement correspondant à une moyenne de 6 heures d'octobre à mai.
La pompe sera alimentée par des panneaux photovoltaïques à travers un contrôleur Grundfos adéquat. D'après le graphique suivant, à 30°C, sous une irradiation de 6 kW.h/m ^2 /jour, la pompe, alimentée par des panneaux photovoltaïques (inclinés à 20°) de puissance crête totale 1125 W crête, pourra débiter 2, 5 m^3/h pour une hauteur manométrique totale de 57 m.

L'eau sera accumulée dans le château d'eau, puis distribuée à 2 bornes fontaines où elle sera vendue à un prix modéré, acceptable par la population et permettant d'alimenter un « fonds d'entretien - renouvellement - investissement ». Pour le dispensaire et l'école, l'eau est installée directement et non facturée. Le fonds servira notamment pour pouvoir remplacer la pompe au bout de quelques années, réparer les robinets usés, etc.

Document 1.5 : Refoulement : du forage au réservoir (schéma de principe sans panneau solaire)

Le refoulement est la partie entre la pompe et le réservoir (voir schéma de principe ci-dessus). La pompe dans le forage refoule l'eau vers le réservoir à travers la conduite de refoulement. En dehors du forage, une partie de la conduite peut être enterrée pour aller vers le réservoir. S'il s'agit d'un château d'eau, une partie de la conduite peut être à l'air libre pour monter à la cuve.

• Le clapet anti-retour ne laisse passer l'eau que dans un seul sens : de la pompe vers le château d'eau. Lorsque le pompage s'arrête, le clapet se referme, et l'eau ne peut pas redescendre vers la pompe. La pompe possède elle aussi un clapet anti-retour à son niveau, par sécurité. En effet, il ne faut pas que l'eau redescende dans le forage à chaque fois que l'on arrête la pompe. Habituellement, on considère que chacun des clapets engendre la même perte de charge qu'un coude à 180°.
• Le premier robinet-vanne sert à faire les « démarrages vanne fermée » lorsque la colonne d'exhaure est vide. Il est donc complètement ouvert en régime de fonctionnement.
• Le compteur volumétrique affiche le nombre de m^3 qui sont passés dans la conduite depuis qu'il a été installé. Il sert à indiquer le volume pompé tous les jours. Habituellement, on considère que ce compteur engendre la même perte de charge qu'un clapet anti-retour.
• L'eau monte ensuite dans le réservoir, par la conduite de refoulement sur laquelle il y a le robinet-vanne de refoulement que l'on ne ferme que durant les entretiens du réservoir.
• Les 4 coudes sont de courbure moyenne.

Document 1.6 : Diagramme de Moody et formule de Darcy

Document 1.7 : Diagramme donnant les longueurs équivalentes de conduite droite pour divers accessoires de tuyauterie
Exemple d'utilisation en pointillés :
Un rétrécissement brusque tel que d/D = 1/2. Si D = 80mm la longueur équivalente de conduite droite est de 0,90 m.

Document 1.9 : Caractéristiques d'un panneau choisi pour le dispensaire du village.

• -20 lampes à LED à très haut rendement de 6 W utilisées en moyenne 4 heures par jour ;
• -radio de 100 W utilisée en moyenne 6 heures par jour ;
• -réfrigérateur de stockage des médicaments : consommation électrique 860 W.h/jour.

Document 1.12 : Cycle dans le diagramme des frigoristes du R600A

DOSSIER DOCUMENTAIRE
Collection 2 : Textes réglementaires et officiels

Document 2.1 : Extraits du B.O. spécial n°2 du 19 février 2009
Programmes de Sciences Physiques et Chimiques de Bac Pro.

DOSSIER DOCUMENTAIRE
Collection 3 : Documents supports à l'enseignement et productions d'élèves

• poser l'erlenmeyer de 250 mL, disposant d'un bouchon, dans lequel on fera les réactions, dans une cuvette pour que les débordements de liquides corrosifs soient récupérés ;
• introduire un gros barreau aimanté dans l'erlenmeyer ;
• remplir l'erlenmeyer à ras bord avec l'eau à analyser ;
• ajouter environ 700 mg d'hydroxyde de sodium en pastilles et 2 g de chlorure de manganèse MnCl_2 (solide) ;
• boucher rapidement l'erlenmeyer sans emprisonner de bulles d'air. Pour cela, mettre du parafilm sur l'erlenmeyer et visser, par-dessus le parafilm, le bouchon en plastique. Si on laisse de l'air, le dioxygène de l'air sera petit à petit dissous dans l'eau à analyser et on aura pour le dosage une valeur par excès ;
• agiter trente minutes.

• remettre l'erlenmeyer dans la cuvette. L'ouvrir et ajouter rapidement 20 mL d'acide sulfurique très concentré à la pipette graduée en fond d'erlenmeyer;
• ajouter 3 g d'iodure de potassium KI (solide). Boucher, essuyer l'erlenmeyer et remettre sous agitation.
  Le précipité brun doit disparaître complètement.
  II persiste une coloration jaune due au diiode I_2.
  Troisième étape : Dosage :
• dans un bécher, introduire à la pipette jaugée V_0 = 50, 0 mL de cette solution ;
• doser sous agitation le diiode formé à l'aide d'une solution de thiosulfate de sodium avec [S_2 O_3^(2 −)] = 5, 00.10^(− 3) mol.L^(− 1);
• ne pas oublier d'ajouter une pointe de spatule de thiodène à l'approche de l'équivalence ;
• noter V_e le volume à l'équivalence.

Document 3.3 : d'après un manuel (Hachette)
Les courbes suivantes représentent les évolutions de la tension (ou force électromotrice) U en V (courbe en rouge) et de la masse volumique μ en g/L (courbe en bleu) d'une batterie d'accumulateurs au plomb durant 10 h de décharge et 10 h de charge.

a. Quelle est la force électromotrice de cette batterie au début de la décharge ? Comment évolue la tension délivrée par la batterie au cours de la décharge ?
b. En considérant l'espèce chimique qui se dépose sur les électrodes, justifier l'expression utilisée par les professionnels : « durant la décharge, les électrodes se sulfatent ».
c. Comment évolue la masse volumique de l'électrolyte au cours de la décharge ?
d. Comment évoluent la force électromotrice et la masse volumique de la batterie au cours de la décharge ?

Document 3.4 : Activité d'approfondissement

Pour une voiture, la batterie d'accumulateurs au plomb est un élément essentiel surtout avec toute l'électronique embarquée. Cette batterie de 12 V est constituée de 6 accumulateurs au plomb. Elle est rechargée grâce à un alternateur. Ce dernier est suivi d'un redresseur puis d'un régulateur qui fixe la tension de charge à 14,4 V.

I - Compréhension :

• 1.Comment sont montés les accumulateurs dans une batterie automobile sachant qu'un accumulateur délivre une tension de l'ordre de 2 V ?
• 2.Quelle est la principale différence entre une pile et un accumulateur ?

II - Expérimentation sur un accumulateur :

• -Une électrode en plomb et une électrode en plomb recouverte de dioxyde de plomb.
• -Tension de charge maximale : 2,5 V.
• -Capacité maximale d'acide sulfurique : 300 mL .

• -l'ampèremètre A1, réglé sur le calibre 2 A, permettra de mesurer l'intensité du courant de charge notée I_c.
• -le voltmètre V1 permettra de mesurer la tension aux bornes de l'accumulateur lors de la charge notée U_c.

1. Montage pour la décharge :

• a)Choisir la valeur de la résistance parmi les valeurs normalisées données : 22Ω; 47Ω; 67Ω. Justifier votre choix.
• b)Réaliser le montage.

• a)Charge : Basculer l'interrupteur K_1 en position fermée et déclencher le chronomètre. Maintenir K_1 fermé pendant 100 s. Relever U_c et I_c quand le chronomètre affiche environ Δt_c = 50 s. Quand le chronomètre affiche 100 s, ouvrir l'interrupteur K_1 et remettre le chronomètre à zéro.
• b)Décharge : I'interrupteur K_1 reste en position ouverte. Fermer l'interrupteur K_2 et déclencher à nouveau le chronomètre. Relever U_d et I_d quand le chronomètre affiche environ 20 s. Arrêter le chronomètre quand l'intensité du courant de décharge I_d descend en dessous de 5 mA. Relever cette durée notée Δt_d.
  

  

  
  Faire vérifier vos réponses.

3. Énergies mises en jeu lors de la charge et la décharge :

• a)Donner l'expression de W_d l'énergie reçue par l'accumulateur lors de la décharge.
• b)Calculer les valeurs de ces deux transferts d'énergie et les comparer.

4. Même protocole mais avec une tension plus élevée :
   4.1. Régler maintenant le générateur pour qu'il délivre une tension de 3,2 V. Refaire le protocole du paragraphe II.2. avec les mêmes durées de charge et de décharge et calculer les nouvelles valeurs des deux transferts d'énergie.
   4.2. Observer que, lors de la charge, il se produit des dégagements gazeux sur les plaques de plomb, c'est le résultat de l'électrolyse de l'eau. Quels sont les deux gaz qui sont produits ? Quel est le gaz qui se dégage à la borne + de l'accumulateur ? Justifier.

TRAVAIL À REALISER PAR LE CANDIDAT

• 1.Définir un oxydant.
• 2.Quel est le couple rédox dont le potentiel standard est fixé à zéro ?
• 3.Quels sont les nombres d'oxydation des éléments hydrogène et oxygène dans les espèces H^+, H_3 O^+et H_2 O ? Que peut-on en conclure quant aux éventuelles réactions d'oxydoréduction entre ces espèces ?
• 4.Déterminer l'équation de la frontière du couple H_2 O/H_(2(g)) dans un diagramme E = f(pH) établi à 25 °C, en prenant une pression conventionnelle pour le tracé de 1 bar.

• 5.Quelles précautions sont à prendre pour manipuler les pastilles d'hydroxyde de sodium ?
• 6.À quoi servent les pastilles d'hydroxyde de sodium ?
• 7.Pourquoi est-il nécessaire d'attendre 30 minutes ?
• 8.Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction puis l'équation bilan de la réaction du dioxygène dissous avec Mn(OH)_(2(s)). Identifier le précipité brun qui apparaît.

• 9.Pourquoi ajoute-t-on de l'acide sulfurique concentré ? Écrire l'équation de la réaction alors associée à l'hydroxyde de manganèse (III).
• 10.A-t-on besoin d'être à l'abri du dioxygène de l'air après cette acidification ? Justifier.
• 11.Expliquer pourquoi en milieu acide, les ions iodures I_((aq))^−peuvent réduire les ions Mn_((aq))^(3 +) en ions Mn_((aq))^(2 +) en formant du diiode I_(2(aq)). Écrire l'équation bilan de cette réaction chimique.

• 12.Faire un schéma annoté du montage permettant le dosage.
• 13.Écrire la réaction de dosage du diiode I_(2(aq)) par l'ion thiosulfate S_2 O_(3(aq))^(2 −) en milieu acide. Calculer la constante de cet équilibre et justifier le caractère quantitatif de cette réaction chimique.
• 14.À quoi sert le thiodène (empois d'amidon mélangé à de l'urée) ?

• 15.En considérant l'équivalence du dosage de la troisième étape, déterminer l'expression littérale du nombre de moles de I_(2(aq)) contenues dans le volume prélevé V_0 de la solution.

16. En déduire l'expression littérale du nombre de moles d'ions Mn_((aq))^(3 +) présents lors de la deuxième étape et correspondant au volume V_0.
17. Ces ions Mn_((aq))^(3 +) proviennent de la mise en milieu acide de la solution basique contenant Mn(OH)_(3(s)). En déduire l'expression du nombre de moles de Mn(OH)_(3(s)) présents lors de la première étape du dosage, toujours en correspondance avec le volume V_0.
18. Démontrer alors l'expression de la concentration de dioxygène dissous dans l'eau analysée : [O_2] = ([S_2 O_3^(2 −)]V_e)/(4V_0).
19. Donner alors l'expression littérale de la solubilité du dioxygène en grammes par litre d'eau.
20. Un groupe d'élèves trouve V_e = 10, 8 mL. Comment qualifier l'eau dosée d'après le document 3.2 ?

Partie B : Adduction d'eau potable

Partie B1 : Équation de Bernoulli généralisée

21. Écrire l'équation de Bernoulli entre deux points quelconques E (entrée) et S (sortie) dans un fluide parfait homogène incompressible en écoulement stationnaire irrotationnel dans un référentiel galiléen, en l'absence de toute machine tournante (pompe, turbine...) entre E et S. On prendra un axe z ascendant vertical, on notera ρ la masse volumique du fluide, P sa pression, V sa vitesse et g l'accélération de la pesanteur, grandeurs que l'on indicera au besoin par E ou S.
22. Ajouter le terme nécessaire à l'équation précédente si, de plus, on prend en compte la présence d'une pompe qui ajoute une variation de pression ΔP_p > 0 entre l'entrée et la sortie.
23. Quelle hypothèse de la question précédente n'est plus valable quand les pertes de charges sont prises en compte ? Ajouter alors le terme nécessaire à l'équation précédente si on note ΔP_f > 0 la variation de pression perdue à cause des frottements entre l'entrée et la sortie.
24. En déduire que la hauteur manométrique totale de la pompe peut se mettre sous la forme : H_T = (ΔP_p)/(ρg) = 1/(2g)V_S^2 + z_S + (P_S)/(ρg) − (1/(2g)V_E^2 + z_E + (P_E)/(ρg)) + (ΔP_f)/(ρg).

Partie B2 : Dimensionnement de la pompe (documents 1.4 à 1.7)

Partie C : Alimentation électrique du dispensaire

Partie C1 : Les panneaux photovoltaïques (documents 1.8 à 1.11)

30. Au vu des documents, proposer une définition de l'irradiance solaire Ir_(village).
31. Proposer un protocole permettant de tracer une caractéristique intensité - tension d'un panneau photovoltaïque telle que présentée dans le document 1.9.
32. Sur la courbe intensité-tension d'un panneau photovoltaïque du document réponse 3, pour une puissance solaire surfacique de 200 W.m^(− 2), placer :

• a.le point de fonctionnement A correspondant à l'intensité de court-circuit.
• b.le point de fonctionnement B correspondant à un circuit ouvert.
• c.le point de fonctionnement intéressant C correspondant à la puissance électrique maximale, appelée puissance crête et notée P_c. On déterminera la valeur de P_c.

33. Évaluer la puissance moyenne totale P_(conso) consommée par le dispensaire en W.h/jour, puis en W, à l'aide du document 1.10.
34. Évaluer la puissance crête totale P_(ctot) de l'installation photovoltaïque nécessaire pour le dispensaire en watts (dits crête) à l'aide du document 1.11 et du document 1.8.
35. En déduire le nombre de panneaux photovoltaïques à installer.

Partie C2 : Les batteries d'accumulateurs (documents 3.3 et 3.4)

Partie C3 : Dimensionnement du support du panneau solaire

Le professeur de mathématiques - physique-chimie décide avec le professeur d'atelier de faire travailler ses élèves sur le dimensionnement du support du panneau solaire. Pour ceci, ils ont besoin de déterminer les efforts qui s'exercent sur le support.
L'enseignant décide de faire travailler ses élèves sur le schéma simplifié suivant :

On appelle Δ l'axe perpendiculaire sortant du plan de la feuille et passant par B.
Le référentiel d'étude est le référentiel terrestre considéré galiléen.
Le panneau a une masse supposée répartie uniformément et de valeur m = 12 kg.
On prendra l'accélération de la pesanteur g = 10 m.s^(− 2), d = 1, 0 m et α = 20^∘.
La nature du contact en A fait que la droite d'action de la force de réaction du support sur le panneau en A, notée R_A^(→−), est orthogonale au panneau solaire.
La force de réaction du support sur le panneau en B, notée R_B^(→−), est à déterminer.
Le poids du panneau est appliqué en G.

• 42.Donner la relation vectorielle vérifiée par ces trois forces puisqu'il y a équilibre.
• 43.Vérifier que le moment M_Δ du poids du panneau par rapport à Δ est d'environ 56 N.m.
• 44.En utilisant la condition d'équilibre d'un solide susceptible d'être mis en rotation autour de Δ, déterminer la norme de la force R_A^(→−).
• 45.Sur le document réponse 9, tracer les droites d'action des forces R_A^(→−) et du poids du panneau, puis en déduire la droite d'action de la réaction R_B^(→−) en justifiant le tracé réalisé.
• 46.En respectant l'échelle donnée pour les normes des forces, en déduire par construction graphique sur le document réponse 9 la valeur de| R_B^(→−)‖.
• 47.Vérifier ce résultat par le calcul. On donnera la formule littérale de ‖R_B^(→−)‖ en fonction de m, α et g puis on effectuera l'application numérique.

Partie D : Réfrigérateur pour stocker les médicaments

Partie D1 : Lidocaïne

• 48.Compléter cette formule semi-développée en ajoutant les doublets non liants. Donner le nom de la règle utilisée.
• 49.Identifier la fonction amide de la lidocaïne sur le document réponse 6.
• 50.Donner la formule brute de la lidocaïne.

51. L'ispronicline a pour formule brute C_(14)H_(22) N_2 O. Sa formule topologique est la suivante :
    
    
    Est-ce un isomère de la lidocaïne ? Justifier.
    Partie D2 : Généralités sur le fonctionnement d'un réfrigérateur
    Le réfrigérateur contient un fluide en régime d'écoulement stationnaire qui subit des changements d'état (liquéfaction ou vaporisation). Ce fluide échange du transfert thermique avec deux sources en traversant des échangeurs, appelés condenseur ou évaporateur, selon la source avec laquelle s'effectue l'échange. Le fluide choisi ici est du R600A (méthylpropane ou isobutane). Ce fluide frigorigène est utilisé en substitution aux CFC et aux HFC pour limiter les impacts sur la couche d'ozone et l'effet de serre, notamment grâce à son faible impact sur l'environnement (on parle de technologie Greenfreeze).
52. Sur le schéma de principe du réfrigérateur du document réponse 7, représenter à l'aide de flèches les différents transferts énergétiques mis en jeu entre les différents blocs. Les flèches seront orientées dans les sens où se font réellement les transferts énergétiques. Identifier la source « chaude » et la source « froide ».
53. À partir du second principe de la thermodynamique appliqué au fluide, établir l'inégalité de Clausius (Q_c)/(T_c) + (Q_f)/(T_f) ≤ 0 en appelant T_c la température constante de la source « chaude », T_f la température constante de la source « froide », Q_c le transfert thermique venant algébriquement de la source « chaude » et Q_f le transfert thermique venant algébriquement de la source « froide ». Donner les signes de Q_c et de Q_f.
54. On considère un réfrigérateur idéal. Rappeler ce qu'on entend par idéal et déterminer l'expression de l'efficacité e d'un réfrigérateur idéal en fonction de T_c et T_f. Comment est modifiée cette expression pour un réfrigérateur réel ? Justifier en notant e_r l'efficacité réelle.
55. L'efficacité e d'un réfrigérateur idéal augmente-t-elle ou diminue-t-elle lorsque la différence des températures intérieure et extérieure au réfrigérateur augmente ? Justifier à l'aide des expressions précédentes.
56. À températures des sources fixées, cherche-t-on une efficacité réelle e_r la plus élevée possible ou la plus faible possible ? Quels paramètres permettent de modifier e_r en ce sens?
57. L'évaporateur est-il au contact de la source froide ou de la source chaude ? Votre réponse devra être argumentée.
58. Pourquoi est-il recommandé de dégivrer régulièrement un réfrigérateur ?

Partie D3 : Cycle thermodynamique en diagramme de Mollier (h, P) (document 1.12)

• - h(enkJ.kg^(− 1)) en abscisse,
• - P (en bar) en ordonnée (avec une échelle logarithmique).
• -Sur ce diagramme, d'autres courbes sont représentées :
  • ○les isotitres en noir ( x est la fraction massique en vapeur)
  • ○les isothermes en rouge ( T en °C). À noter que ces isothermes sont interrompues dans le domaine liquide-vapeur et absentes dans le domaine liquide pour la clarté du graphique.
  • ○les isentropes en bleu ( s en kJ.kg^(− 1).K^(− 1) ). Absentes dans le domaine liquide pour la clarté du graphique.

Partie D3.1 : Allure du cycle

59. Cette allure de cycle pourrait-elle être aussi celle d'un climatiseur ?
60. Le cycle est décrit dans le sens 1 → 2 → 3 → 4 → 1... Compléter le schéma du document réponse 8 en identifiant la nature des différents blocs (dans le désordre : condenseur, compresseur, détendeur et évaporateur) et en numérotant les états (dans l'ordre : 1, 2, 3 et 4), à partir de l'état 1 défini sur le diagramme du document 1.12.
61. Dans quel état se trouve le fluide en sortie du compresseur ?
62. Déterminer la fraction massique en vapeur du fluide en sortie du détendeur.
63. Dans l'évaporateur, le fluide se vaporise entièrement et subit une légère surchauffe. Pourquoi cette surchauffe est-elle préférable ?

Partie D3.2 : Détermination de l'efficacité

64. Préciser les hypothèses permettant d'arriver à l'expression simplifiée du premier principe industriel : Δh = w_i + q et préciser les notations utilisées.
65. Montrer que la transformation subie par le fluide dans le détendeur est isenthalpique.
66. Dans quelle partie du circuit le fluide échange-t-il du travail avec des pièces mécaniques mobiles du réfrigérateur ? Déterminer numériquement w_i le travail massique correspondant à l'aide du diagramme du document 1.12.
67. Dans quelle partie du circuit le fluide cède-t-il réellement de l'énergie par transfert thermique ? Déterminer numériquement le transfert thermique massique correspondant à l'aide du diagramme du document 1.12.
68. Dans quelle partie du circuit le fluide reçoit-il réellement de l'énergie par transfert thermique ? Déterminer numériquement le transfert thermique massique correspondant à l'aide du diagramme du document 1.12.

Modèle CMEN-DOC v2 ©NEOPTEC Nom de famille : (Suivi, s'il y a lieu, du nom d'usage)	(Le numéro est celui qui figure sur la convocation ou la feuille d'émargement)
	(Remplir cette partie à l'aide de la notice) Concours / Examen : ____ Epreuve : ____
CONSIGNES	-Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES. -Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance. -Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et dans l'ordre. -Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire. -N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

NE RIEN ECRIRE DANS CE CADRE

Document réponse 1 : Diagramme donnant les longueurs équivalentes de conduite droite pour divers accessoires de tuyauterie

Document réponse 2 : Diagramme de Moody

Document réponse 3 : Caractéristiques d'un panneau choisi pour le dispensaire du village

Modèle CMEN-DOC v2 ©NEOPTEC Nom de famille : (Suivi, s'il y a lieu, du nom d'usage)	(Le numéro est celui qui figure sur la convocation ou la feuille d'émargement)
	(Remplir cette partie à l'aide de la notice) Concours / Examen : ____ Epreuve : ____
CONSIGNES	-Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES. -Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance. -Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et dans l'ordre. -Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire. -N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

Document réponse 4 : Production d'élève

• 1.Sanie
  ____ .
• 2. ____ Un accumulateur est plus puissant que la pile

• 1.Montage pour la décharge :
  

  

  
  Valeur de la résistance choisie : R = 67
  ____ Ω
  Justification du choix de cette valeur :
• 2.Mesurer les grandeurs lors de la charge et la décharge :
  U_c = 24.9 V; U_d = …1.74 V
  3. Énergies mises en jeu lors de la charge et la décharge :
  Expression de W_c(J) =
  CXICCLATC
  w_c(J) = 98, 4J
  W_d(J) = 4.5.9J
  Comparaison :
  L'accumulateu dome moins d'énengie
  4. Même protocole mais avec une tension plus élevée :
• 4.1. U_c^′ = 3, 19, I_c^′ = 9.5, Δt_c = 100 s W_c^′(J) = .203, 1.
  4.2.
  Nom des deux gaz produits :
  Cxygène et Hydrogene
  Nom du gaz qui se dégage à la borne + de l'accumulateur avec justification :
  Hydrogeno

Document réponse 7 : Schéma de principe du réfrigérateur

Document réponse 8 : Schéma général de fonctionnement du réfrigérateur

INFORMATION AUX CANDIDATS

• -Concours externe du CAPLP de l'enseignement public :
  

  

• -Concours externe du CAFEP/CAPLP de l'enseignement privé :
  

  

• - 3^(ème) Concours du CAPLP :