Corrigé de l`épreuve de BTS AVA 2009

Corrigé de l’épreuve de BTS AVA 2009
A - Combustion du carburant
1° question :
C 8H 18(liq) +
Soit : 2 C 8H 18(liq)
25
O 2(g) 
→ 8 CO 2(g) + 9 H 2O (g)
2
+ 25 O 2(g) 
→ 16 CO 2(g) + 18 H 2O (g)
2° question : Lors d’une combustion complète, l’oxydation des éléments chimiques (ici H et C) du combustible
est menée à son terme ; l’élément chimique H donne de l’eau, l’élément chimique C donne du dioxyde de
carbone.
B – Etude du pouvoir calorifique de l’essence
1° question :
∆θ ( ° C)
4
3
2
1
0
0,2
0,4
0,59 g
0,6
0,8
1,0
m (g )
2° question : La masse de référence est désignée par m benz et vaut : m benz = 1 g ; les pouvoirs calorifiques
sont désignés par : Pcal oct et Pcal benz ( Pcal benz = 26453 J.g − 1 ).
La masse d’octane est m oct ≅ 0,59 g ; on a donc : m benz × Pcal benz = m oct × Pcal oct puisque les chaleurs
dégagées sont identiques.
On en déduit : Pcal oct = Pcal benz ×
m benz
m oct
A.N.: Pcal oct ≅ 44912 J.g − 1
Remarque : A la température de 25 ° C , le pouvoir calorifique de l’octane est d’environ : 44,427 MJ / kg.
C - Rendement énergétique du véhicule thermique
1° question : Soit m ess la masse des 40 L d’essence contenus par le réservoir : m ess = 40 L × 0,8 kg.L− 1
m ess ≅ 32 ,0 kg
document proposé sur le site « Sciences Physiques en BTS » : http://nicole.cortial.net
2° question : L’énergie thermique fournie par la combustion du contenu du réservoir est :
A.N.: Wth ≅ 1, 41 × 10 9 J
Wth = m ess × Pcal oct
3° question : 1 kWh = 3,6 × 10 6 J ce qui donne : A.N.: Wth ≅ 391 kWh
4° question : On exploite le graphe fourni : Pmec ≅ 28 kW
Puissance en kW
50
40
28
30
20
10
Vitesse de rotation en tr / min
0
1000
2000
3000
4000
5000
Puissance mécanique du moteur thermique
t
5° question : Wmec = Pmec × ∆
{ { en{h
en kWh
A.N.: Wmec ≅ 140 kWh
en kW
6° question : La « recette » est Wmec , la « dépense » est W th ; le rendement est :
η mth =
Wmec
Wth
A.N.: η mth ≅ 36 %
7° question : Le rendement réel est divisé par 2 ; l’énergie « utile » réellement utilisée est deux fois moins
Wmec
Wm − utile η mth Wmec
importante que l’énergie « utile » théorique :
≅
=
soit : Wm − utile ≅
2
Wth
2
Wth
A.N.: Wm − utile ≅ 70 kWh
D – Détermination de la masse des batteries
1° question : On a :
Wm − utile
WBat
≅ 75 % ; on en déduit : A.N.: WBat ≅ 93 kWh
2° question : On écrit :
m Bat × 100 Wh / kg = WBat
A.N.: m Bat ≅ 933 kg
Vol Bat × 120 Wh / L = WBat
A.N. : Vol Bat ≅ 778 L
On constate immédiatement : m Bat >> m ess et Vol Bat >> Vess
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E – Propriétés de l’onduleur
1° question :
Oscillogramme 1
Oscillogramme 2
7,5 div
6,0 div
T1 ≅ 7,5 div × 2 ms / div
T2 ≅ 6,0 div × 5 ms / div
T1 ≅ 15 ms
T2 ≅ 30 ms
Une période couvre
Calcul de la période T
Calcul de la fréquence f
f1 =
1
≅ 67 Hz
T1
f2 =
1
≅ 33 Hz
T2
2° question :
Vm1 ≅ 3,6 div × 100 V / div
Vm 2 ≅ 1,8 div × 100 V / div
Vm1 ≅ 360 V
Vm 2 ≅ 180 V
Attention ! La sonde différentielle atténue l’amplitude du signal dans le rapport 100.
On en déduit :
V1
f1
≅
V2
f2
≅ 5, 40 S.I. Les deux rapports sont pratiquement identiques.
F – Etude du chargeur de batterie
1° question :
2° question : Pour une tension de sortie de U = 450 V, le chargeur délivre un courant d’intensité I max = 8 A ; la
puissance délivrée est alors : P450 = U × I ≅ 450 V × 8 A ≅ 3600 W .
3° question : La puissance maximale est obtenue pour U max ≅ 470 V et I max = 8 A : Pmax ≅ 3760 W .
4° question : Lors de la charge, il se produit, en plus, une décomposition de l’eau qui dégage du dihydrogène
(des trous sont d’ailleurs prévus dans l’enceinte de l’accumulateur). Il est donc recommandé de charger la
batterie dans un local aéré afin de diluer le dihydrogène formé dans beaucoup d’air afin d’éviter le risque
d’explosion ; l’atmosphère d’un local où un dégagement de dihydrogène a lieu devient explosive lorsque le taux
de H 2 ( g ) atteint 4 % en volume.
5° question :
Sous une tension de 450 V, le courant de charge a l’intensité maximale I max = 8 A . La capacité maximale de la
t
batterie représente la charge maximale Q max qu’elle peut « accumuler » : Q max = I max × ∆
{ { en{h
en Ah
On en déduit : ∆t ≅
en A
155 Ah
≅ 19 h 20 min
8A
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