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1. Constitution et transformations de la matière
2. Mouvement et interactions
3. L'énergie, conversions et transferts
4. Ondes et signaux
Méthode
Annexes
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Chapitre 11
Activité 2 - Activité d'exploration

Les déchets, sources d'énergie

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Problématique de l'activité
La méthanisation est une technique de recyclage des déchets organiques, à raison de 400 L de méthane récupéré par kilogramme de déchets organiques.

La méthanisation peut-elle subvenir à nos besoins énergétiques quotidiens ?
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Par intuition

Quelle est la masse de déchets ménagers jetée par personne et par an ?
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Doc. 1
Énergie de formation/dissociation de l'eau

Énergie de formation/dissociation de l'eau

Exemple : E_{\mathrm{d}}=E_{\mathrm{f}}=2\,E_{1}(\mathrm{O}-\mathrm{H})= 918 kJ·mol-1.
Il faut fournir 918 kJ pour rompre toutes les liaisons d'une mole d'eau (flèche rouge), à l'inverse la formation de toutes les liaisons d'une mole d'eau à partir d'atomes isolés libère 918 kJ (flèche verte). Lors d'une réaction, l'énergie E_{\text{r}} consommée ou libérée correspond à la différence entre l'énergie de dissociation des réactifs et l'énergie de formation des produits.
E_{\mathrm{r}}=E_{\mathrm{d}}(\text {réactifs})-E_{\mathrm{f}}(\text {produits}).
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Doc. 2
Consommation énergétique et déchets produits

Consommation énergétique et déchets produits
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Données

  • \rho(\mathrm{CH}_{4})= 0,403 g·L-1 ;
  • M(\mathrm{CH}_{4})= 16 g·mol-1 ;
  • Énergies de liaisons :

  • LiaisonÉnergie de liaison (kJ·mol-1)
    \bf{\text{O}} \bf{-} \bf{\text{H}}459
    \bf{\text{O}} \bf{=} \bf{\text{O}}494
    \bf{\text{O}} \bf{-} \bf{\text{O}}142
    \bf{\text{C}} \bf{=} \bf{\text{C}}602
    \bf{\text{C}} \bf{-} \bf{\text{O}}358
    \bf{\text{C}} \bf{=} \bf{\text{O}}749
    \bf{\text{C}} \bf{-} \bf{\text{C}}346
    \bf{\text{C}} \bf{-} \bf{\text{H}}411

L'énergie de liaison est l'énergie qu'il faut fournir pour dissocier chaque atome d'une liaison.
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Questions
Compétence(s)
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie
1. Écrire l'équation de la réaction complète de combustion du méthane \mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g}).

2. Doc. 1 et 2 Avec l'aide des modèles moléculaires pour la combustion du méthane :

a. Estimer l'énergie de dissociation E_{\text{d}} (réactifs) pour une mole de méthane.

b. Estimer l'énergie de formation E_{\text{f}} (produits).

3. Doc. 1 Déterminer l'énergie libérée lors de la combustion d'une mole de méthane.

4. Que représente en pourcentage l'énergie maximale récupérable par les 72 kg de déchets organiques d'un(e) Français(e) dans sa consommation annuelle énergétique ?
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Synthèse de l'activité
La méthanisation est-elle une solution viable économiquement et écologiquement pour répondre aux besoins énergétiques ?
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