DNB 2017LibanCorrigé complet

Poêle à bois : combustion, énergie, choix de l'essence

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences5 questions

Notions BO couvertes

T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T3.1·Sources, conversions, formes d'énergie, chaîne énergétique T3.2·Bilan énergétique, rendement T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

PDF du sujet officiel

Les cheminées à foyer ouvert disparaissent au profit des nouveaux systèmes de chauffage au bois, plus performants. Quel type de bois est-il préférable de brûler ?

1.Partie 1, Combustion du bois (9,5 pts)

On modélise le bois par de la cellulose. L'équation simplifiée de la combustion complète est :

C₆H₁₀O₅ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 5 H₂O

Question 1.1

4 pts

T1.2T1.3

Compléter : « C₆H₁₀O₅ et O₂ sont les formules chimiques des réactifs / produits. La molécule / L'atome O₂ est composé(e) de deux molécules / atomes d'oxygène. »

Question 1.2

5.5 pts

T1.2

Expliquer pourquoi l'utilisation d'un poêle à bois nécessite un apport d'air constant.

2.Partie 2, Puissance et durée du poêle (4,5 pts)

La consommation annuelle d'énergie d'une maison est E = 13 000 kWh. Le poêle fournit une puissance P = 10 kW.

Question 2

4.5 pts

T3.5

Calculer la durée t de fonctionnement du poêle pour fournir cette énergie. Exprimer en heures.

3.Partie 3, Choix de l'essence de bois (8,5 pts)

Trois essences disponibles :

Chêne fraîchement coupé : 60 % d'humidité
Charme (parquet traité à l'insecticide) : 20 % d'humidité
Sapin : 20 % d'humidité

Graphique de l'énergie libérée lors de la combustion de 1 kg de bois en fonction du taux d'humidité (de 0 à 60 %) — Document 1, Énergie libérée par 1 kg de bois en fonction du taux d'humidité.

Document 2

Le charme du catalogue provient d'un parquet traité à l'insecticide → pictogramme « toxique » et phrase de risque S-23 (ne pas respirer les vapeurs).

Document 3 : Énergies à 20 % d'humidité

Chêne séché : 15 020 kJ/kg ; Charme : ~ 15 000 kJ/kg ; Sapin : ~ 12 000 kJ/kg (ordres de grandeur indicatifs).

Question 3.1

3.5 pts

T3.1

Expliquer comment évolue l'énergie libérée par 1 kg de bois en fonction du taux d'humidité.

Question 3.2

5 pts

T3.1

Quelle essence permet de restituer le plus d'énergie sans risque ? Argumenter.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.