DNB 2026Amérique du NordCorrigé complet

Formule 1 à Monza : mouvement, combustion de l'octane et moteur à hydrogène

Durée conseillée : 30 min10 points sur 20 à l'épreuve de Sciences7 questions

Notions BO couvertes

T2.1·Vitesse v=d/t, trajectoire, mouvement uniforme/varié T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T3.1·Sources, conversions, formes d'énergie, chaîne énergétique T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

Sur le circuit de Monza (Italie), une Formule 1 passe de l'arrêt à 330 km/h. On étudie son mouvement, la combustion de l'essence (assimilée à l'octane C₈H₁₈), puis l'intérêt d'un futur moteur à hydrogène.

1.Partie 1, Mouvement et combustion de l'essence (5 points)

Vue de dessus du circuit de Monza, avec la ligne de départ (point A) et le point B — Document, Circuit de Monza en vue de dessus.

Les voitures, à l'arrêt sur la zone de départ (point A), atteignent une vitesse de 330 km/h au point B. L'essence est assimilée à de l'octane (C₈H₁₈) ; dans le moteur, elle réagit avec le dioxygène :

octane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

Question 1

1 pt

T2.1

Décrire le mouvement d'une voiture entre les points A et B, au départ de la course (vocabulaire : rectiligne, uniforme, accéléré, circulaire, ralenti). Aucune justification n'est attendue.

Question 2

1 pt

T1.3

Donner le nom et le nombre d'atomes présents dans la molécule d'octane C₈H₁₈.

Question 3

1 pt

T1.2

Donner le nom et la formule chimique du gaz produit lors de la combustion, qui contribue au réchauffement climatique et à l'acidification des océans.

Question 4

2 pts

T1.2

Lors de la course, la voiture a consommé 100 kg d'essence et 351 kg de dioxygène, et a rejeté 309 kg de dioxyde de carbone. Déterminer, en expliquant la démarche, la masse d'eau rejetée dans l'atmosphère.

2.Partie 2, Vers le moteur à hydrogène (5 points)

Pour ne plus utiliser d'essence, on étudie un moteur à hydrogène : lors de son utilisation, il ne produit que de l'eau. La combustion des 100 kg d'essence a fourni une énergie de 1200 kWh. Les deux graphiques donnent la masse et le volume de dihydrogène nécessaires selon l'énergie à produire.

Graphique de la masse de dihydrogène (kg) en fonction de l'énergie (kWh) — Masse de dihydrogène en fonction de l'énergie.

Graphique du volume de dihydrogène (L) en fonction de l'énergie (kWh) — Volume de dihydrogène en fonction de l'énergie.

Le dihydrogène nécessaire à la course est fabriqué en consommant 2400 kWh d'énergie électrique, produite par des centrales :

Type de centrale	Émission de CO₂ (g/kWh)
Charbon	820
Gaz naturel	490
Hydraulique	24
Nucléaire	12
Éolienne	11

Source : GIEC, 2018.

Question 5

1.5 pts

T3.1

Déterminer la masse et le volume de dihydrogène nécessaires pour produire la même quantité d'énergie que la combustion de l'essence (1200 kWh), à l'aide des deux graphiques.

Question 6

1 pt

T3.1

En déduire un avantage et un inconvénient de remplacer l'essence par du dihydrogène.

Question 7

2.5 pts

T3.5T3.1

Identifier, en précisant le raisonnement, quels types de centrales permettent de fabriquer le dihydrogène (2400 kWh) en émettant moins de dioxyde de carbone que celui produit par la combustion des 100 kg d'essence.

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.