QCM : Combustion et pollution atmosphérique (27 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un générateur délivre une puissance moyenne de 1 kW1\ \mathrm{kW} pendant une heure. Quelle quantité d’énergie fournit-il ?

1 kWh1\ \mathrm{kWh}
1 Wh1\ \mathrm{Wh}
1 kW1\ \mathrm{kW}
3600 kWh3600\ \mathrm{kWh}

$$1\ \mathrm{kWh}$$

Explication

Un kilowatt-heure correspond à l’énergie produite ou consommée en une heure à une puissance moyenne de 1 kW. 1 kW1\ \mathrm{kW} est une puissance, tandis que 1 Wh1\ \mathrm{Wh} et 3600 kWh3600\ \mathrm{kWh} ne correspondent pas à cette durée et à cette puissance.

2. Une facture indique une énergie consommée sur un mois et un abonnement électrique de puissance donnée. Comment faut-il interpréter ces deux grandeurs ?

L’énergie mensuelle est la puissance maximale, l’abonnement indique une puissance moyenne sur le mois.
L’énergie mensuelle est intégrée sur la durée, l’abonnement indique une puissance maximale disponible.
L’énergie mensuelle et l’abonnement sont deux mesures de puissance moyenne sur le mois.
L’énergie mensuelle et l’abonnement sont deux quantités d’énergie intégrées sur le mois.

L’énergie mensuelle est intégrée sur la durée, l’abonnement indique une puissance maximale disponible.

Explication

Une consommation sur une durée donnée est une énergie intégrée et correspond à une puissance moyenne sur cette durée, tandis que la puissance d’abonnement désigne la puissance instantanée maximale disponible. Assimiler la consommation à une puissance instantanée ou l’abonnement à une énergie intégrée confond ces notions.

3. Dans une expérience, un électron est accéléré par une différence de potentiel de 1 V1\ \mathrm{V}. Quelle énergie acquiert-il, exprimée en joules ?

1,602×10−19 J1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{J}
1,602×10−16 J1{,}602\times10^{-16}\ \mathrm{J}
1,602×1019 J1{,}602\times10^{19}\ \mathrm{J}
4,1868×1010 J4{,}1868\times10^{10}\ \mathrm{J}

$$1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{J}$$

Explication

L’énergie acquise par un électron accéléré sous une tension de 1 V vaut un électron-volt, soit 1,602×10−19 J1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{J}. Le facteur positif inverse la conversion, le facteur en 10−1610^{-16} correspond à une autre échelle, et la valeur en tep concerne une tonne de pétrole brut.

4. À quoi correspond une tep standard ?

À l’énergie produite par la combustion d’un baril de pétrole brut.
À l’énergie produite par la combustion d’une tonne de bois de chauffage.
À l’énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole brut.
À l’énergie électrique nette obtenue après conversion d’une tonne de pétrole brut.

À l’énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole brut.

Explication

La tep standard est définie comme l’énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole brut. Le baril représente une quantité de pétrole différente, la prise en compte du rendement nucléaire constitue un usage ajusté, et le bois n’est pas la référence définissant la tep.

5. Pour établir un bilan annuel mondial, un analyste doit choisir un ordre de grandeur pour la production énergétique totale. Quelle valeur convient ?

Environ 600×1018600\times10^{18} TWh par an, soit 170 000 J.
Environ 500 TWh par an, soit 600×1018600\times10^{18} J.
Environ 600×1018600\times10^{18} J par an, soit 170 000 TWh.
Environ 170 000 J par an, soit 600 TWh.

Environ $$600\times10^{18}$$ J par an, soit 170 000 TWh.

Explication

La production énergétique mondiale est d’environ 600×1018600\times10^{18} J par an, ce qui correspond à environ 170 000 TWh. La valeur de 500 TWh concerne la production électrique française, et les autres choix inversent ou déforment les unités et les ordres de grandeur.

6. Une synthèse classe les sources de la production énergétique mondiale en trois grands groupes. Quelle répartition approximative doit-elle retenir ?

Environ 80 % de combustibles fossiles, 7 % de renouvelables et 12 % de nucléaire.
Environ 80 % de combustibles fossiles, 12 % de renouvelables et 7 % de nucléaire.
Environ 7 % de combustibles fossiles, 12 % de renouvelables et 80 % de nucléaire.
Environ 12 % de combustibles fossiles, 80 % de renouvelables et 7 % de nucléaire.

Environ 80 % de combustibles fossiles, 12 % de renouvelables et 7 % de nucléaire.

Explication

La répartition mondiale approximative est de 80 % pour les combustibles fossiles, 12 % pour les énergies renouvelables et 7 % pour le nucléaire. Les autres répartitions déplacent une part vers une catégorie à laquelle elle ne correspond pas.

7. Une note de synthèse doit caractériser la production électrique annuelle de la France et l’importance du nucléaire dans celle-ci. Quel bilan faut-il indiquer ?

Environ 500 TWh par an, dont 7 % d’origine nucléaire.
Environ 500 TWh par an, dont 65 à 70 % d’origine nucléaire.
Environ 170 000 TWh par an, dont 65 à 70 % d’origine nucléaire.
Environ 65 à 70 TWh par an, dont 500 % d’origine nucléaire.

Environ 500 TWh par an, dont 65 à 70 % d’origine nucléaire.

Explication

La production électrique française est d’environ 500 TWh par an, avec une part nucléaire de 65 à 70 %. La valeur mondiale de 170 000 TWh ne décrit pas la France, et 7 % correspond à la part nucléaire de la production énergétique mondiale.

8. Une fiche de laboratoire indique la température d’un échantillon en kelvins. Quelle unité de base du SI correspond à cette grandeur ?

Le kelvin (K)
La mole (mol)
La candela (cd)
L’ampère (A)

Le kelvin (K)

Explication

L’unité de base du SI pour la température est le kelvin. La mole mesure la quantité de matière, l’ampère l’intensité électrique et la candela l’intensité lumineuse.

9. Un signal énergétique vaut 7,5×10127{,}5\times10^{12} unités de référence. Quel préfixe SI permet de l’exprimer comme 7,57{,}5 unités préfixées ?

Kilo
Méga
Giga
Téra

Téra

Explication

Le préfixe téra correspond au facteur 101210^{12}, donc 7,5×10127{,}5\times10^{12} unités équivalent à 7,57{,}5 téra-unités. Giga, méga et kilo correspondent respectivement à 10910^9, 10610^6 et 10310^3.

10. Pour déterminer une distance, une élève connaît une vitesse et une durée exprimées dans des unités incompatibles. Après avoir choisi la relation et isolé la distance, quelle démarche doit-elle effectuer avant le calcul ?

Calculer puis convertir seulement le résultat
Convertir les unités pour les rendre cohérentes
Conclure avec l’unité de la vitesse donnée
Choisir une autre relation entre les grandeurs

Convertir les unités pour les rendre cohérentes

Explication

La méthode prévoit de convertir les unités si elles ne conviennent pas, puis d’effectuer le calcul et de conclure avec l’unité appropriée. Calculer d’abord néglige la cohérence des unités; conclure avant le calcul ou remplacer la relation ne suit pas les étapes prévues.

11. Dans une chaudière, un combustible brûle au contact du dioxygène et la chaudière chauffe une pièce. Quelle transformation explique le dégagement de chaleur ?

La réaction du combustible avec le dioxygène libère de l’énergie.
La vaporisation du combustible absorbe l’énergie de la pièce.
La réaction du dioxygène avec l’air libère le combustible.
Le transfert de chaleur provoque la réaction du dioxygène seul.

La réaction du combustible avec le dioxygène libère de l’énergie.

Explication

Lorsqu’un combustible brûle en réagissant avec le dioxygène, cette réaction libère de l’énergie. La vaporisation est un changement d’état, et le dioxygène ne libère pas d’énergie en réagissant avec lui-même.

12. Une région augmente fortement sa consommation de charbon, de pétrole et de gaz depuis le début de l’industrialisation. Quelle conséquence climatique cette évolution contribue-t-elle à provoquer ?

Une contribution au changement climatique par les émissions de CO₂.
Une baisse de la température liée à la consommation de combustibles.
Une acidification des pluies causée directement par le CO₂.
Une diminution des réserves sans effet sur le climat.

Une contribution au changement climatique par les émissions de CO₂.

Explication

Depuis la Révolution industrielle, la consommation de charbon, de gaz et de pétrole libère d’importantes quantités de CO₂, qui contribuent au changement climatique. Les pluies acides relèvent d’autres polluants, tandis que l’épuisement des réserves est un autre impact de l’utilisation des combustibles.

13. Quel groupe comprend les trois combustibles fossiles issus de matière organique enfouie et transformée au cours de millions d’années ?

Le charbon, le pétrole et le gaz naturel.
Le charbon, le pétrole et la biomasse.
Le pétrole, le gaz naturel et l’énergie solaire.
Le charbon, le gaz naturel et le dioxyde de carbone.

Le charbon, le pétrole et le gaz naturel.

Explication

Les combustibles fossiles comprennent le charbon, le pétrole et le gaz naturel, formés à partir de matière organique transformée sur des millions d’années. La biomasse est une source renouvelable, et le dioxyde de carbone est un produit de combustion.

14. Dans un brûleur, un combustible réagit avec le dioxygène de l’air. Quel rôle joue le dioxygène dans cette réaction ?

Celui de combustible.
Celui de comburant.
Celui de produit formé.
Celui d’énergie libérée.

Celui de comburant.

Explication

Une combustion met en réaction un combustible et un comburant ; dans les situations considérées, le dioxygène de l’air est le comburant. Le combustible est l’autre réactif, tandis que l’énergie est libérée par la réaction.

15. Un élève écrit l’équation de la combustion complète du méthane, mais place un coefficient 11 devant le dioxygène. Quelle équation équilibrée doit-il obtenir ?

CH4+2 O2→CO2+H2O\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O}
CH4+2 O2→CO2+2 H2O\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O}
CH4+2 O2→2 CO2+2 H2O\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow 2\,CO_2 + 2\,H_2O}
CH4+O2→CO2+2 H2O\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O}

$$\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O}$$

Explication

L’équation équilibrée de la combustion complète du méthane est CH4+2 O2→CO2+2 H2O\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O} : elle conserve un atome de carbone, quatre atomes d’hydrogène et quatre atomes d’oxygène de chaque côté. Les autres équations ne respectent pas l’équilibre des atomes d’oxygène ou de carbone.

16. Un hydrocarbure brûle complètement dans un appareil bien alimenté en dioxygène. Quels produits principaux faut-il rechercher ?

Du monoxyde de carbone et du carbone solide.
Du dioxyde de carbone et du dioxygène.
Du dioxyde de carbone et de l’eau.
Des oxydes d’azote et du monoxyde de carbone.

Du dioxyde de carbone et de l’eau.

Explication

La combustion complète d’un hydrocarbure forme principalement du dioxyde de carbone et de l’eau. Le monoxyde de carbone et le carbone solide sont associés à une combustion incomplète ; le dioxygène est un réactif, pas un produit principal.

17. Lors de la combustion d’un combustible fossile, sous quelle forme le carbone qu’il contient est-il libéré ?

Sous forme d’eau
Sous forme de monoxyde de carbone
Sous forme de dioxyde de carbone
Sous forme de dioxygène

Sous forme de dioxyde de carbone

Explication

Le carbone contenu dans un combustible fossile est libéré sous forme de CO₂ lors de sa combustion. Le monoxyde de carbone peut résulter d’une combustion incomplète, l’eau contient de l’hydrogène et le dioxygène est un réactif.

18. Une réaction produit 62,562{,}5 mol de CO₂, dont la masse molaire est 44,0 g⋅mol−144{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle masse de CO₂ cela représente-t-il ?

27,50 kg27{,}50\ \mathrm{kg}
2,750 kg2{,}750\ \mathrm{kg}
1,000 kg1{,}000\ \mathrm{kg}
0,7045 kg0{,}7045\ \mathrm{kg}

$$2{,}750\ \mathrm{kg}$$

Explication

La masse vaut nM=62,5×44,0=2750nM=62{,}5\times44{,}0=2750 g, soit 2,7502{,}750 kg. 27,5027{,}50 kg traduit une conversion erronée, 1,0001{,}000 kg vient d’une masse molaire inadaptée et 0,70450{,}7045 kg d’une division au lieu d’une multiplication.

19. Dans un appareil de chauffage, les produits observés comprennent du monoxyde de carbone et des particules de carbone. Quelle interprétation distingue correctement cette combustion d’une combustion complète ?

Elle est complète, car le monoxyde de carbone est son produit principal
Elle est incomplète, car elle peut produire du CO et du carbone
Elle est complète, car elle produit principalement du CO₂ et de l’eau
Elle est incomplète, car elle produit principalement de l’eau et du dioxygène

Elle est incomplète, car elle peut produire du CO et du carbone

Explication

Une combustion incomplète peut produire du monoxyde de carbone et du carbone, tandis qu’une combustion complète produit principalement du CO₂ et de l’eau. Assimiler le CO aux produits d’une combustion complète confond les deux types, et l’eau ou le dioxygène ne caractérisent pas les particules de carbone observées.

20. Dans une chaudière, l’alimentation en dioxygène devient insuffisante pendant la combustion. Quelle conséquence cette condition peut-elle entraîner ?

Une combustion complète
Une disparition de tout produit carboné
Une combustion incomplète
Une production accrue de dioxygène

Une combustion incomplète

Explication

Un apport insuffisant en dioxygène peut rendre la combustion incomplète. Un excès de dioxygène n’est pas le facteur indiqué, et le dioxygène est un réactif, non un produit carboné.

21. Un gaz de combustion est incolore et inodore. Quel mécanisme explique le danger particulier du monoxyde de carbone dans l’organisme ?

Il se fixe sur les poumons à la place du dioxyde de carbone
Il se fixe sur l’hémoglobine à la place du dioxygène
Il irrite les voies respiratoires avant de se fixer sur l’hémoglobine
Il permet à l’hémoglobine de transporter davantage de dioxygène

Il se fixe sur l’hémoglobine à la place du dioxygène

Explication

Le monoxyde de carbone se fixe sur l’hémoglobine à la place du dioxygène, ce qui explique son danger. L’irritation respiratoire et la fixation sur les poumons ne correspondent pas au mécanisme décrit, et cette fixation ne favorise pas le transport du dioxygène.

22. Dans une chambre de combustion où la température atteint 900 °C, quels réactifs de l’air peuvent réagir pour former des oxydes d’azote ?

Le diazote et le dioxygène
Le dioxyde de soufre et le dioxygène
Le carbone et le dioxygène
Les composés oxygénés et les rayons ultraviolets

Le diazote et le dioxygène

Explication

À température élevée, le diazote et le dioxygène de l’air réagissent et forment des oxydes d’azote. Le dioxyde de soufre relève de la combustion de combustibles soufrés, le carbone intervient dans les produits de combustion carbonés, et les rayons ultraviolets participent à la formation de l’ozone.

23. Dans une estimation de la pollution atmosphérique, quelle part est attribuée aux phénomènes naturels ?

Environ 50 %
Environ 90 %
Environ 10 %
Environ 30 %

Environ 10 %

Explication

Les phénomènes naturels, comme le volcanisme et les orages, représentent 10 % de la pollution atmosphérique estimée. La valeur de 90 % correspond aux activités humaines; 50 % et 30 % ne correspondent pas à la répartition indiquée.

24. Une lampe de puissance 40 W40\ \text{W} fonctionne pendant 3 min3\ \text{min}. Quelle énergie transfère-t-elle ?

7200 J7200\ \text{J}
800 J800\ \text{J}
120 J120\ \text{J}
2 J2\ \text{J}

$$7200\ \text{J}$$

Explication

La relation est E=P×ΔtE=P\times\Delta t. En convertissant 3 min3\ \text{min} en 180 s180\ \text{s}, on obtient E=40×180=7200 JE=40\times180=7200\ \text{J}; les autres valeurs proviennent notamment d’une division ou d’une conversion incorrecte de la durée.

25. Deux appareils fonctionnent pendant la même durée; le premier consomme davantage d’énergie que le second. Que peut-on conclure de leurs puissances moyennes ?

Les deux ont la même puissance moyenne
La puissance moyenne ne peut pas être comparée sans connaître leur masse
Le premier a une puissance moyenne plus faible
Le premier a une puissance moyenne plus élevée

Le premier a une puissance moyenne plus élevée

Explication

La puissance représente l’énergie consommée ou produite par unité de temps; pour une même durée, une énergie consommée plus grande correspond donc à une puissance moyenne plus élevée. Une égalité ou une puissance inférieure inverserait cette relation, tandis que la masse n’est pas nécessaire à cette comparaison.

26. Dans un dispositif, une quantité d’énergie électrique est convertie en énergie thermique. Selon le principe de conservation, que peut-on affirmer de l’énergie ?

Elle est créée sous forme thermique au cours de la conversion
Elle change de forme sans être créée ni détruite
Elle disparaît lorsqu’elle est transférée au dispositif
Elle conserve nécessairement sa forme électrique initiale

Elle change de forme sans être créée ni détruite

Explication

Le principe de conservation affirme que l’énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais qu’elle peut changer de forme, ici d’électrique à thermique. Dire qu’elle est créée, qu’elle doit garder sa forme initiale ou qu’elle disparaît confond conservation et transformation.

27. Une lampe de puissance 60 W60\ \mathrm{W} fonctionne pendant 5 min5\ \mathrm{min}. Quelle énergie transfère-t-elle durant cette période ?

300 J300\ \mathrm{J}
18 000 J18\,000\ \mathrm{J}
12 J12\ \mathrm{J}
18 J18\ \mathrm{J}

$$18\,000\ \mathrm{J}$$

Explication

La relation est E=P×ΔtE=P\times\Delta t; il faut convertir 5 min5\ \mathrm{min} en 300 s300\ \mathrm{s}, puis calculer 60×300=18 000 J60\times300=18\,000\ \mathrm{J}. La valeur 300 J300\ \mathrm{J} omet la puissance, tandis que la division et la conversion erronée des unités donnent des résultats incorrects.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 20 flashcards sur Combustion et pollution atmosphérique.

Tonne équivalent pétrole — valeur ?

1 tep=4,1868×1010 J1\ \mathrm{tep}=4{,}1868\times10^{10}\ \mathrm{J}

Kilowatt-heure — définition ?

Énergie produite ou consommée en une heure à 1 kW.

Production mondiale — valeur ?

Environ 170 000 TWh par an.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Combustion et pollution atmosphérique.

Voir la fiche →

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