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Sommaire

Squence 6Les piles lectriques et lnergie chimique

Sance 1 Comment Volta a-t-il invent la premire pile lectrique ?

Sance 2 Fabriquons et utilisons une pile de Volta1 Fabriquons la pile

2 Utilisons la pile3 Amliorons la pile

Sance 3 Do provient lnergie lectrique fournie par une pile ?1 Comparons une pile neuve et une pile usage2 Do provient lnergie lectrique fournie par une pile ?3 La raction chimique dans une pile produit-elle dautres formes dnergie

que de lnergie lectrique ?

Sance 4 Quels sont les diffrents types de piles et daccumulateurs que lon trouvedans le commerce ? (premire partie)

1 Des piles de diffrentes formes et de diffrentes tailles2 Des piles de diffrentes technologies

Sance 5 Quels sont les diffrents types de piles et daccumulateurs que lon trouvedans le commerce ? (deuxime partie)

1 Un autre type de piles : les piles combustible 2 Le recyclage des piles et des accumulateurs

Cned, Physique - Chimie 3e152


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Cned, Physique - Chimie 3e 153

Sance 1Comment Volta a-t-il invent la premire pile lectrique ?

A Que vais-je apprendre dans cette sance ?

je sais djDans le commerce, il existe diffrents typesde piles : alcalines, salines... et il y a des piles detoutes formeset de toutes tailles(Fig. 61.1).

Fig. f61.1

Diffrents types de piles

En classe de quatrime, tu as appris le nom de linventeur de la pile lectrique : AlessandroVolta.

ce que je vais apprendre dans cette sanceComment Volta a-t-il invent la pile lectrique ? -t-il travaill tout seul ? Et pourquoi le mot pile a-t-il t donn cette invention ?

Dans cette sance, tu vas dcouvrir les rponses ces questions, et quelques autresconcernant linvention de la pile lectrique.

Squence 6sance 1


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B Je dcouvre

tude de document

Lis attentivement les trois documents qui suivent et rponds aux questions de lexercice 1 ci-aprs.

Linvention de la pile lectrique

Document 1 : Avant la pile

Bien avant linvention de la pile lectrique, il existait dj des machines capables de produiredes tincelles et dlectriser les corps.

Ces machines taient appeles machines lectrostatiques , et lune dentre elles estreprsente sur la f igure f61.2.

Fig. f61.2

Une machine lectrostatique

La manivelle (1) fait tourner la roue (2), qui entrane la boule de verre (3). Cette dernire,en frottant sur le cuir (4), se charge dlectricit statique. La pice (6) se charge son tour,puis lorsque assez dlectricit est accumule, une tincelle jaillit et la machine se dchargebrutalement.

Une tincelle, cest un courant lectrique qui jaillit pendant un temps trs bref.Ce que

voulaient maintenant obtenir les physiciens, ctait un courant lectrique de longue dure.

Squence 6 sance 1


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Document 2 : Les travaux de Galvani

Alessandro Volta naurait pas pu inventer la pile lectrique, la f in du XVIIIe sicle, sans lestravaux dun autre savant italien, Luigi Galvani.

Ce dernier est professeur danatomie : son travail consiste observer et dessiner lesorganes des tres vivants. Par exemple des grenouilles ; et cest justement en travaillant surles batraciens quil remarque, en 1786, un phnomne fort curieux (figure f61.3) : si lontouche le muscle de la cuisse un endroit avec une tige de cuivre (1), et un autre endroitavec une tige de fer (2), le muscle se contracte brutalement.

Fig. f61.3

Lexprience de Galvani

Galvani en conclut que les muscles des grenouilles contiennent de llectricit, quil appelle lectricit animale .

Document 3 : Linvention de Volta

Alessandro Volta est professeur de physique, et travaille notamment sur la mesure dellectricit. En 1792, il sintresse aux expriences de Galvani. Il constate que le phnomnenest pas limit aux grenouilles : par exemple, si lon touche le dessus et le dessous de sapropre langue avec les tiges de fer et de cuivre, on ressent un picotement et un got acide !Et il conclut : llectricit nest cre ni par le muscle de la grenouille ni par la langue de ltrehumain, mais par le cuivre et le fer, condition toutefois que ces deux mtaux soient relispar un milieu humide (un muscle, la langue...), et donc conducteur.

Squence 6sance 1


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Volta dcide alors de construire un gnrateur dlectricit au moyen de deux plaquesmtalliques spares par un carton deau sale. Comme le fer prsente linconvnient derouiller, il essaie dautres mtaux. Finalement, il dcide dutiliser une plaque de cuivre etune plaque de zinc. Et il lui vient alors une ide : pour augmenter la tension du gnrateur,pourquoi ne pas essayer de placer plusieurs alternances [cuivre / carton / zinc] les unes la suite des autres ? Lessai savre concluant, et en 1800, Volta construit (figure f61.4) unempilement de rondelles de cuivre (1) et de zinc (3), spares par des cartons imbibs deausale (2) : cet empilement est aussitt baptis pile !

Fig. f61.4

Une pile de Volta

La pile construite par Volta est effectivement capable de fournir un courant lectrique delongue dure. Le savant italien en fait la dmonstration lAcadmie des sciences de Paris,en prsence de Napolon. Volta montre ce dernier que si lon touche avec la langue lesdeux bornes de la pile, on ressent un picotement intense, dsagrable et qui dure tout letemps du contact. LEmpereur, trs impressionn, lui accorde une mdaille dor et unesomme dargent, et le nomme snateur.

Exercice 1Rponds aux questions :

1-Questions dont les rponses sont chercher dans le texte ci-dessus :

a) Quelle est la principale diffrence entre une machine lectrostatique et une pile ?

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b) Quelle erreur dinterprtation Galvani a-t-il commise en expliquant la contraction dumuscle de grenouille ?

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Squence 6 sance 1


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c) Quelle est lexplication correcte de la contraction du muscle de grenouille, donne parVolta ?

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d) Do vient le mot pile ?

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e) Quel est le mtal qui constitue la borne positive de la pile de Volta ? Quel est celui quiconstitue la borne ngative ?

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f) Sachant que chaque lment [cuivre / carton / zinc] dlivre une tension lectrique de0,9 volt, quelle est la tension fournie par la pile de Volta dessine dans le texte ci-dessus.

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2-Questions de rf lexion, dont les rponses sont chercher dans un dictionnaire ou uneencyclopdie :

a) Les machines lectrostatiques dont on parle au dbut du texte produisent de llectricit

grce au frottement (par exemple, sur la f igure f61.2, le frottement de la boule de verresur le morceau de cuir). Cite quelques phnomnes de la vie de tous les jours o unfrottement provoque une accumulation dlectricit statique.

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b) On dit dans le texte que Volta prsente sa pile devant lAcadmie des sciences. Quest-cequune Acadmie ?

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c) Volta aurait-il pu allumer une lampe filament avec sa pile (pour rpondre, recherche ladate de cette invention, due lAmricain Thomas Edison) ?

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Squence 6sance 1


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Sance 2

Fabriquons et utilisons une pile de Volta


je sais djOn dit quune pile est un gnrateur lectrique, car elle fournit de lnergie lectrique, quipermet de faire fonctionner diffrents rcepteurs lectriques(lampes, moteurs...).

Au fur et mesure quelle a servi, la tension de la pile baisse : on peut le constater au moyendun voltmtre. Au bout dun certain temps, la pile est use.

ce que je vais apprendre dans cette sanceComment raliser une pile inspire de celle de Volta ? O trouver les matriaux ncessaires ?

Peut-on faire fonctionner un rcepteur lectrique avec une telle pile ?Voil les sujets que tu vas dcouvrir dans cette sance.

B Je dcouvre

Activit exprimentale

Fabriquons la pile

Pour raliser une pile de Volta, il faut : du zinc, du cuivreet un liquide conducteur(doncun liquide contenant des ions: revois ce sujet la squence 4). On peut trouver des clousen zinc dans les magasins de bricolage, et un fil lectrique est fait de cuivre. Comme liquideconducteur, on peut prendre le jus dun citron, car celui-ci est acide : il contient donc desions hydrogne H+.

Il suffit donc de planter le clou en zinc et le fil de cuivre dans le citron, et la pile est prte(figure f62.1) :

Squence 6 sance 2


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Squence 6sance 2

Fig. f62.1Une pile au citron

Utilisons la pileAvec un voltmtreAvec un voltmtre, nous mesurons (figure f62.2) la tension U dlivre par cette pile :U 0,91 V.

Fig. f62.2La tension aux bornes de la pile au citron


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Avec une lampe filament

Cette tension de 0,91 V semble prometteuse. Mais si lon essaie dalimenter une petite lampe filament de tension nominale 1,2 V, cest la dception : elle ne sallume pas du tout !Un ampremtre plac dans le circuit (f igure f62.3) nous fournit lexplication : lintensit

dbite par une pile au citron est trs faible, moins de 1 mA.

Fig. f62.3Mesure de lintensit dbite par la pile au citron

Or les valeurs nominales inscrites sur la lampe sont : 1,2 V 220 mA. Cela veut dire quela lampe doit tre parcourue par un courant dintensit voisine de 220 mA pour brillercorrectement. Avec moins de 1 mA dbit par la pile au citron, on est loin du compte !

Avec une DEL

Il faut choisir un rcepteur moins gourmand en nergie quune lampe filament : nouspouvons donc essayer dallumer une petite diode lectroluminescente (DEL). Nouvelledception : tout comme la lampe filament, la DEL ne sallume pas !

Ce rsultat sexplique, l encore, si lon regarde les caractristiques nominales fourniespar le constructeur de la DEL : 1,6 V 20 mA (le constructeur prcise en outre que sousune tension de 1,6 V il faut une intensit minimale de 8 mA pour que la DEL commence

sallumer).Amliorons la pile

Exercice 2

Rponds cette question de rflexion :

On veut maintenant construire une pile utilisant les mmes matires de base que celles de lapile au citron (du cuivre, du zincet dujus de citron) mais capable dallumer une DEL.

Propose des ides pour essayer datteindre lobjectif vis, et illustre tes propositions par desschmas explicatifs. Nhsite pas tinspirer des travaux de Volta et de sa pile (sance 1). ......................................................................................................................................

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Squence 6 sance 2


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Squence 6sance 2


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Sance 3

Do provient lnergie lectrique fournie par une pile ?


Une pile fournit du courant lectrique , de lnergie lectrique . Dans cette sance, tuvas dcouvrir do provient cette nergie.

B Je dcouvre


Comparons une pile neuve et une pile usage

Retirons le plastique qui entoure une pile cylindrique de type saline, toute neuve. La figuref63.1 montre ce que lon voit :

Fig. f63.1

Une pile saline neuve

Le mtal gris que lon voit est du zinc. Cest un mtal utilis galement dans la pile de Volta.

Squence 6 sance 3


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Maintenant, retirons le plastique qui recouvre une pile cylindrique saline usage. La figuref63.2 montre, en gros plan, ce que lon voit :

Fig. f63.2

Une pile saline usage (gros plan)

On observe que le zinc est piquet par endroits dune sorte de poudre blanche, et quil estperc dun trou.

Do provient lnergie lectrique fournie par une pile ?

On vient de voir que dans une pile usage le zinc est trs abm. Une substance blanche sestforme : les chimistes ont montr que cette substance contient des ions zinc, de formulechimique Zn2+.

Il sest produit dans la pile une raction chimique,au cours de la quelle des atomes de zincZn se sont transforms en ions zinc Zn2+.

Conclusion :

Lnergie lectrique libre par une pile provient dune raction chimique entre les matiresqui constituent la pile. La consommation des ractifs entrane lusure de la pile.

Ce bilan dnergie est reprsent schmatiquement sur la figure f63.3. (Remarque : ce bilanest incomplet, il sera amlior au paragraphe 3).

fig. f63.3

Bilan dnergie dune pile (bilan incomplet)

Puisque, dans une pile, une partie de lnergie chimique des ractifs est transforme ennergie chimique, on dit quune pile est un gnrateur lectrochimique.

Squence 6sance 3


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Remarques :

- Tu te rappelles des dfinitions concernant une raction chimique : les ractifs sontles substances que lon fait ragir, les produits sont les substances qui se sontformes lors de la raction.

- Le zinc nest pas la seule matire consomme dans une pile saline : il y a galementconsommation dune substance appele dioxyde de manganse, et aussi dionshydrogne H+. Dans une pile au citron, il y a consommation de zinc et dions hydrogneH+ du citron.


La raction chimique dans une pile produit-elle dautres formesdnergie que de lnergie lectrique ?

Exprience

Nous allons faire ragir (figure f63.4a) du zinc avec une solution de sulfate de cuivre. Lezinc est en poudre, et non en morceau, de faon ce que le contact avec la solution soitmaximal (comme pour la raction entre la poudre de fer et lacide chlorhydrique, voirla squence 5). On mesure la temprature du liquide au moyen dun thermomtre (unbouchon est plac sur le capteur de temprature af in de bloquer les changes de chaleurentre le liquide et latmosphre) :

fig. f63.4a

La transformation chimique entre du zinc et une solution de sulfate de cuivre

(en dbut de raction)

Squence 6 sance 3


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Observations

Au bout de quelques minutes, on observe plusieurs phnomnes (figure f63.4b) :

1-la temprature slvede plusieurs degrs, ds que la poudre de zinc est verse dans lasolution de sulfate de cuivre,

2-sur le dessus de la poudre de zinc (cest--dire au contact de la solution), une couche decouleur rougetrese forme ; cette couche rouge atteint assez vite plusieurs millimtresdpaisseur.

3-la solution de sulfate de cuivre sclaircitnettement par rapport sa couleur initiale.

Fig. f63.4b

La transformation chimique entre du zinc et une solution de sulfate de cuivreEn cours de raction

Conclusion

Il sest produit une raction chimique entre le zinc et la solution de sulfate de cuivre, et cetteraction chimique a dgag de la chaleur, autrement dit de lnergie thermique.

Dans une pile, il se produit le mme phnomne : la raction chimique qui se droule dansla pile produit non seulement de lnergie lectrique, mais aussi de lnergie thermique.

Remarque :

On peut dire que lnergie thermique ainsi produite est de lnergie perdue . En effet,une pile est utilise pour donner de lnergie lectrique, pas pour fournir de la chaleur !Malheureusement cette production de chaleur est invitable, et elle est dautant plus forte

que la pile dbite un courant de forte intensit.

Squence 6sance 3


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Tu dois tre capable de dcrireet de schmatiser(figure f63.4 ci-dessus) lexprience

entre une solution de sulfate de cuivre et de la poudre de zinc. Les espces chimiquesprsentes dans une pile contiennent de lnergie chimique.

Lorsque la pile fonctionne, une partie de cette nergie est convertieen nergielectriqueet en nergie thermique.

Ce bilan est rsum sur la figure f63.5

fig. f63.5Le bilan complet dnergie dune pile

je retiens

C Je vrif ie mes connaissances

Exercice 3

Coche la case correspondant la bonne rponse puis vrifie la correction.

Oui Non1- En versant de la poudre de zinc dans une solution

de sulfate de cuivre, le nombre dions cuivre Cu2+augmente-t-il ?

2- Est-ce quil se produit une augmentation de tempraturelorsque lon verse de la poudre de zinc dans une solutionde sulfate de cuivre ?

3- Une pile lectrochimique sarrte-t-elle de fonctionnerlorsque lun des ractifs est totalement consomm ?

4- Lnergie chimique dune pile lectrochimique enfonctionnement augmente-t-elle ?

5- Les ractifs dune pile lectrochimique contiennent-ils delnergie lectrique ?

Squence 6 sance 3


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Exercice 4

On verse une solution de sulfate de cuivre dans deux bchers a et b .

Dans le bcher b , on ajoute de la poudre de zinc.

On relve la temprature quelques minutes plus tard dans les deux bchers.1-Que reprsente le dpt rouge au fond du bcher b ?

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2-La solution dans le bcher b sest dcolore, pourquoi ?

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3-Quelle transformation sest-il produite dans le bcherb

? ......................................................................................................................................

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4-Les tempratures des deux bchers sont-elles identiques ? Pourquoi ?

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5-Quel est le rle du bcher a ?

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6-Au cours de la transformation chimique, quelle conversion dnergie a eu lieu ?

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Exercice 5

Voici schmatises trois situations proches de celle tudie dans cette sance.

Pour chacune dentre elles, commente si la pile peut fournir une tension au voltmtre.

situation a : ......................................................................................................................................

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Squence 6sance 3


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situation b : ......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................situation c : ......................................................................................................................................

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D Japprofondis

Les informations qui suivent ne sont pas au programme de la classe de 3e. Tu nas donc pas les apprendre.

propos de la raction chimique entre le zinc et la solution de sulfate de cuivre :

- la coloration rougetre qui est apparue sur le zinc est due la formation de cuivremtallique,

- lclaircissement de la solution est d la disparition dions cuivre II(de formulechimique Cu2+) qui se sont transforms en cuivre (de formule Cu).

- lquation de la raction chimique entre le zinc et la solution de sulfate de cuivre est :

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

Squence 6 sance 3


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Sance 4Quels sont les diffrents types de piles et daccumulateurs

que lon trouve dans le commerce ? (premire partie)


je sais djTu le sais, il existe dans le commerce des piles de toutes formeset de toutes tailles.

Tu sais aussi quil existe diffrentes technologies : piles salines, piles alcalines...

Il existe aussi des piles dites rechargeables : cette expression nest pas scientifiquementcorrecte, il faut les appeler des accumulateurs.

Les batteries (de voiture, de camscope...) sont des types particuliers daccumulateurs ;souvent, dans la vie courante, on emploie le mot batterie comme synonyme daccumulateur .

Enfin, tu sais quil ne faut pas jeter les piles et accumulateurs dans la poubelle ordinaire : onles rcupre, en vue de les recycler.

ce que je vais apprendre dans cette sanceDans cette sance et dans la suivante, tu vas approfondir tes connaissances concernant lespiles et accumulateurs du commerce.

B Je dcouvre

tude de document n 1

Des piles de diffrentes formes et de diffrentes tailles

Exercice 6

Rponds aux questions suivantes :

1-Rflexion. Quel est, ton avis, lintrt de disposer de piles de toutes formes et de toutestailles ?

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2- Si tu as un accs Internet, cherche quel est lavantage que les piles alcalines ont sur les

piles salines ? Sinon regarde le corrig. ......................................................................................................................................

Squence 6sance 4


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3-Recherche de renseignements sur diffrentes piles du commerce :

Nomcommercialou commun

Autre nomcommercial Tension (V) Forme

Dimensions(mm)

Un exemple

dappareilutilisant ce

type de piles

AAA LR3

AA LR6

C LR14

D LR20

9 volts 6LR61

plate 4,5 volts 3LR12

4-Recherche de renseignements sur les piles boutons :

Trouve deux modles de piles boutons et remplis le tableau :

Nomcommercialou commun

Tension (V) Forme Dimensions(mm)

Appareilsutilisant ce type

de piles

bouton

bouton

En rsum, lis le paragraphe je retiens qui se trouve aprs ltude du document 2 suivant.

Squence 6 sance 4


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Des piles de diffrentes technologiesQuy a-t-il lintrieur dune pile cylindrique saline ?

Exercice 7

tudie le document suivant lintrieur dune pile cylindrique saline puis fais lacomparaison entre la pile au citron et la pile cylindrique saline de Leclanch, et remplis cetableau :

matire activeconstituant la borne

positive

matire activeconstituant la borne

ngative

solution aqueuseionique

pile au citron

pile de Leclanch

lintrieur dune pile cylindrique saline

La f igure f64.1 reprsente, en coupe, les constituants essentiels dune pile cylindrique saline :

Fig. f64.1Vue en coupe dune pile cylindrique saline

En allant de lintrieur vers lextrieur, on trouve dans cette pile :- la tige centrale en carbone (noire),- un mlange noirtre de poudre de carbone et de dioxyde de manganse,

- une solution ionique glifie transparente (appele aussi lectrolyte ),- le cylindre extrieur en zinc, gris.

Squence 6sance 4


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Les substances actives , celles qui produisent lnergie lectrique lorsquelles setransforment chimiquement, sont : le dioxyde de manganse, et le zinc.

La tige centrale en carbone ne ragit pas chimiquement : elle est juste l pour conduire

les lectrons. Il en est de mme de la poudre de carbone qui est mlange au dioxyde demanganse. Quant la solution ionique (dont on a vu, propos de la pile de Volta, quelleest indispensable dans toute pile), elle est glifie pour ne pas couler.

Cette pile a t invente par le Franais Georges Leclanch en 1866.

Quy a-t-il lintrieur dune pile cylindrique alcaline ?

Exercice 8

Recherche dans un dictionnaire ou une encyclopdie :

Llectrolyte (cest--dire la solution ionique) dune pile alcaline est alcalin . Que veut direcet adjectif ?

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Lintrt majeur des piles est quelles permettent dalimenter des appareils lectriques,sans avoir les brancher la prise. Ainsi ces appareils sont autonomes : on peut lesdplacer librement.

Il existe des piles de diffrentes formes: cylindrique, plate, rectangulaire, bouton. Deplus, elles existent en diffrentes tailles. Ainsi, on peut alimenter des appareils qui eux-mmes sont de formes et de tailles diverses et varies.

La principale caractristique dune pile, cest sa tension lectrique. Celle-ci nest paslie la forme ou la taille de la pile : ainsi il existe de grosses piles cylindriques dont latension vaut seulement 1,5 V, alors que certaines piles bouton ont une tension de 3 V.

je retiens

C Je vrif ie mes connaissances

Exercice 9

On a vu quil existe des piles alcalines et des piles salines.

On a test les dures dutilisation de ces deux types de piles en les connectant deux lampesidentiques, cest--dire prsentant les mmes conditions nominales.

Au cours de leur fonctionnement, les tensions aux bornes de ces piles ont t releves et

rassembles sur le mme graphique (figure e64.3a).

Squence 6 sance 4


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Fig. e64.3a

Tensions aux bornes dune pile alcaline et dune pile saline en fonction de leur dure dutilisation

1-Que valent les tensions aux bornes de chaque pile en dbut dexprience ?

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2-Quelle est la dure dutilisation de la plie saline quand sa tension vaut 1,1 V ?

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3-Que vaut la tension aux bornes de la pile alcaline quand elle a t utilise 500 heures.

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4-Les lampes sallument si leurs tensions restent suprieures 1 V. Pendant combien detemps chaque lampe sera en mesure de briller ?

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D Japprofondis

Les accumulateurs

je sais djTu as vu dans la sance 3 cette proprit trs importante :

Lnergie lectrique libre par une pileprovient dune raction chimique entre les matiresqui constituent la pile.

Comme toutes les ractions chimiques, nous pouvons crire celle qui se produit dans unepile sous la forme :

La diffrence entre une pile et un accumulateur

Dans une pile(non rechargeable) la raction chimique ne peut se produire que dans un seulsens :

Lorsque cette raction chimique se produit, de lnergie lectrique est libre, et la pile sedcharge.Quand tous les ractifs sont transforms en produits, la pile est use. Il nest paspossible de la recharger, car il nexiste aucune technique simple permettant de rgnrer ,autrement dit de reconstituer les ractifs.

Dans un accumulateur(rechargeable), les choses sont diffrentes : il est possible de raliserla raction chimique inverse (2 sur la figure ci-dessous), en envoyant du courant lectriquedans laccumulateur, au moyen dun chargeur :

Lorsque la raction se droule dans le sens 2, on dit que laccumulateur se recharge.

Bilans dnergie pour une batterie

Le bilan dnergie dune batterie, lors de la dcharge, est exactement le mme que celuidune pile non rechargeable (figure f64.2) :

Fig. f64.2

Le bilan dnergie lors de la dcharge dune batterie

Squence 6 sance 4


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Le bilan dnergie lors de la rechargescrit (figure f64.3) :

Fig. f64.3Le bilan dnergie lors de la recharge dune batterie

Ainsi que lindique la figure f64.3, quand on recharge la batterie, il y a galementproduction dnergie thermique, comme pendant la dcharge. Cest facile constater enmettant la main sur une batterie en cours de recharge : elle est tide.

Squence 6sance 4


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Sance 5Quels sont les diffrents types de piles et daccumulateurs

que lon trouve dans le commerce ? (deuxime partie)


Dans cette sance, pour commencer, tu vas apprendre ce quest une pile combustible, sesavantages et ses inconvnients.

Ensuite, tu aborderas le recyclage des piles et des accumulateurs.

B Je dcouvre


Lis attentivement le texte ci-dessous, puis fais lexercice.

Un autre type de piles : les piles combustible

Les piles combustible

Quest-ce quune pile combustible ?

Tout comme une pile classique, une pile combustible produit de lnergie lectrique partir de lnergie chimique des ractifs quelle consomme.

Mais dans une pile classique, les ractifs se trouvent lintrieur mme de la pile, tandis quedans une pile combustible les ractifs sont stocks lextrieur, et on les fait entrer au furet mesure des besoins de production dnergie lectrique.

Un exemple de pile combustible : la pile H2 O2

La pile combustible la plus utilise est celle qui utilise comme ractifs deux gaz : ledihydrogne et le dioxygne. La formule chimique du dihydrogne tant H2et celle dudioxygne tant O2, cette pile est appele pile H2 O2.

La transformation chimique qui se produit dans la pile, et qui libre lnergie lectrique, est :dihydrogne + dioxygne eau

La pile H2 O2 a t dveloppe, et est toujours utilise, pour les vols spatiaux. Ontudie maintenant la possibilit dalimenter galement des voitures et autres vhiculeslectriques terrestres.

Avantages et inconvnients de la pile H2 O2

Avantages :

- Les piles H2 O2ne dgagent que de leau, donc aucun produit polluant, ni de dioxydede carbone (impliqu dans le rchauffement climatique).

- Un des combustibles est le dioxygne, quil est assez facile dextraire de lair (tu tesouviens que lair est constitu de 78 % de diazote et de 21 % de dioxygne).

Squence 6 sance 5


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Inconvnients :

- Lautre combustible est le dihydrogne. On peut lobtenir assez facilement, en faisantpasser du courant lectrique dans leau (tu le verras dans la squence 7, sance 4), maiscela cote cher en nergie.

- La transformation chimique qui se produit dans la pile(dihydrogne + dioxygne eau) ncessite, pour bien se faire, la prsence dunesubstance appele platine , qui est extrmement chre.

Exercice 10

1-Quelle est la diffrence principale entre une pile combustible et une pile classique ?

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2-Quelle est la transformation chimique qui se produit dans une pile combustible H2 O2 ?

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3-Cite un avantage et deux inconvnients de la pile H 2 O2.

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tude de document n 2Lis attentivement le texte ci-dessous, puis fais lexercice.

Le recyclage des piles et des accumulateursParmi tous les types de piles et accumulateurs existant dans le commerce, beaucoupcontiennent des substances dangereuses : par exemple du cadmium (trs toxique), dumercure (trs toxique), du lithium (inf lammable, corrosif), de lacide sulfurique (corrosif),du chlorure dammonium (nocif), du dioxyde de manganse (nocif), du chlorure de zinc(corrosif), etc.

Il est videmment interdit dabandonner ou de rejeter dans le milieu naturel des piles oudes accumulateurs, ou des appareils en contenant car, avec le ruissellement des eaux depluie, ces substances toxiques se rpandraient dans lenvironnement, et notamment dans lesnappes phratiques.

Il ne faut pas non plus les mettre dans une poubelle ordinaire. En effet une partie desdchets ordinaires finit dans une dcharge, confronte au problme des eaux de pluie. Etle reste finit dans un incinrateur : or la combustion des piles et accumulateurs produitdes matires nouvelles, parfois trs toxiques, que lon retrouvera dans les cendres lourdes(appels mchefers ) ainsi que dans les cendres lgres, et dans les gaz.

Que doit faire alors chaque citoyen des piles et accumulateurs usags ? Cest facile : il fautles dposer dans des bacs de collecte qui leur sont rservs, et que lon trouve facilement.En effet, en France, le dcret 99-374 du 12 mai 1999 impose la reprise gratuite des piles

et accumulateurs par les magasins qui en vendent (grandes surfaces, suprettes, magasinsaudio-photo-vido, bijoutiers, etc.). On peut aussi les dposer dans les dchteries. Quantaux batteries de voitures (qui sont des accumulateurs), les garagistes les reprennent.

Squence 6sance 5


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Une fois collects, les piles et accumulateurs sont envoys dans des centres de tri. L, on lesclasse par type (piles alcalines, salines, loxyde dargent, au lithium... accumulateurs auplomb, au cadmium-nickel, au nickel-mtal-hydrure, au lithium-ion...).

Ensuite, les piles et accumulateurs sont envoys dans des centres de traitement, o ils sont

broys puis subissent, selon leur type, un traitement chimique ou thermique appropri.Lobjectif est de rcuprer des substances chimiques suff isamment pures pour pouvoir lesrutiliser, notamment pour refaire de nouvelles piles et accumulateurs.

Exercice 11

1-Que doit faire chaque citoyen dune pile ou dun accumulateur usag ?

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2-Pourquoi ne faut-il pas incinrer les piles ou accumulateurs ?

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3-Quelles sont les deux tapes du recyclage des piles et accumulateurs ?

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Squence 6 sance 5

al4sp31tewb0111-sequence-06.pdf

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