Chimie : patrimoine et habitat Test académique Classe de troisième 2011-2012 Chimie : patrimoine et habitat 1 1

Les métaux sont largement utilisés dans les domaines du bâtiment et de l’habitat. Toiture en cuivre Parlement d’Ottawa (Canada) Toiture avec feuilles d’or Dôme des Invalides à Paris Toiture en zinc Toiture en aluminium Basilique Saint-Pierre à Rome Doc.1 Toiture en fer Masse de 1 cm3 du métal : Or : 19,3 g Cuivre : 8,7 g Fer : 7,7 g Zinc : 7,1 g Aluminium : 2,7 g Doc.2 Recycler le fer, c’est facile ! Doc.3 2

Le paratonnerre protège les bâtiments des effets de la foudre : en cas d’impact, la foudre est guidée vers le sol à travers la tige en cuivre. Pointe du paratonnerre Tige en cuivre reliée au sol Benjamin Franklin inventeur du paratonnerre 3

Dans le circuit électrique ci-dessous (doc Dans le circuit électrique ci-dessous (doc. 1), on représente trois modèles du déplacement de certains électrons dans la plaque de cuivre (doc. 2). Doc. 1 Doc. 2 G Plaque de cuivre Électron en mouvement Légende : + - Modèle 1 Modèle 2 Modèle 3 A l’échelle microscopique Lampe allumée

On doit donc le purifier à l’aide du montage suivant : Le cuivre est obtenu à partir d’un minerai ou par recyclage mais il contient souvent des impuretés. On doit donc le purifier à l’aide du montage suivant : Solution aqueuse Cuivre à purifier 5

Ces cinquante dernières années, l'utilisation de l'aluminium dans l’habitat a connu une croissance rapide. Besoin en aluminium en France par secteur d’activité : Légende : 6

En France, les besoins en aluminium sont estimés à 1 200 000 tonnes. 7

Observation d’un échantillon d’aluminium au microscope électronique : Atome d’aluminium Le diamètre de l’atome d’aluminium est égal à 2,8.10-10 m. 8

On donne trois représentations A, B et C du modèle de l’atome d’aluminium. 13+ 12+ 13+ Légende : Électron Noyau 9

Actuellement, les matières plastiques jouent un rôle important pour le confort des habitations. Revêtement de sol à base de nylon® Fenêtre et store en PVC Garde-corps de balcon en plexiglas® Baignoire en acrylique 10

Lire attentivement le texte suivant : Mode opératoire de la synthèse du nylon® : Dans un bécher, introduire 10 mL d’une solution de chlorure de sébaçoyle. . Ajouter délicatement 10 mL d’hexaméthylène diamine. À l’aide d’un crochet, tirer délicatement sur le fil de nylon qui se forme à la surface de séparation des deux liquides et l’enrouler autour d’un agitateur (photographie ci-dessous). 11

Depuis le milieu du XIXe siècle, l’acidité des pluies a augmenté dans certaines régions du globe provoquant des dommages sur les bâtiments. Au contact de l’eau de l’atmosphère, des gaz polluants se transforment en acides qui attaquent les matériaux calcaires (doc. 1) et certains métaux (doc. 2). Doc. 2 Élément d’un portail en fer Doc. 1 Fronton d’une église en pierre calcaire 12

On peut identifier la présence des ions fer II en solution grâce à la formation d’un précipité de couleur verte (photographie ci-dessous) lorsqu’on ajoute quelques gouttes de solution d’hydroxyde de sodium (soude).

Les produits de nettoyage sont de plus en plus utilisés dans les maisons. Produits d’entretien pH Détartrant WC 2 Déboucheur de canalisations 13 Décapant four 11 Nettoyant ménager  3 Eau de Javel 12 Liquide de rinçage 6 Produit vaisselle 7 14

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Chimie et innovation technologique : l’effet lotus. S’inspirant des propriétés des feuilles de lotus qui restent toujours propres (photographie ci-contre), des scientifiques sont parvenus à synthétiser de nouveaux matériaux. Ainsi il est possible d’envisager des vitres, des revêtements de sol non salissants et des façades qui ne subiraient plus les effets de la pollution … 16

Fin de la partie chimie. 17

Test académique Électricité : l’éclairage des bâtiments parisiens Classe de troisième 2011- 2012 Électricité : l’éclairage des bâtiments parisiens d’Haussmann à nos jours 18

Les débuts de l’électricité dans Paris à la fin du XIXe siècle, les rues parisiennes sont encore éclairées au gaz, mais dans certains lieux comme l’Opéra, l’hippodrome ou de grands magasins, des machines à vapeur ont été installées. Elles entraînent des alternateurs, qui leur permettent de produire leur propre électricité. Salle des machines de l’hippodrome http://www.ampere.cnrs.fr/parcourspedagogique/zoom/faraday/feelectricite/index.php

Tension à la sortie de l’alternateur au cours du temps tension (V) temps (ms)

Fin XIXe, l’exposition universelle et la Tour Eiffel La Tour Eiffel a été construite pour l’exposition universelle de 1889 par Gustave Eiffel. Elle a disposé très tôt d’un éclairage nocturne pour la mettre en valeur. Au départ, on a utilisé le gaz, mais les 10 000 becs de gaz ont fait place vers 1900 à 5 000 lampes à incandescence, chacune de puissance 50 watts.

Développement de la mise en valeur du patrimoine par l’éclairage vers la fin du XXe siècle Depuis les années 1980, Paris utilise l’éclairage pour mettre en valeur son patrimoine urbain, l’architecture, les quais et les ponts. Paris, « ville de lumières » est éclairée le week-end jusqu’à 1 h du matin. photographe@senat.fr La façade du Sénat est éclairée par des DEL de différentes couleurs, beaucoup plus petites que des lampes classiques. Les DEL consomment très peu d’énergie et ont une durée de vie très importante (10 000 h).

DEL utilisée

Cliquer pour poursuivre Logements sociaux à énergie positive Un bâtiment à énergie positive produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. À Paris, des logements sociaux à énergie positive sont en cours de réalisation dans le 11e arrondissement. Sur ce bâtiment, la toiture est équipée de panneaux photovoltaïques et de panneaux solaires destinés à la production d'eau chaude et d'électricité. Cliquer pour poursuivre

Cellule photovoltaïque 0,042 0,433 0,240 Obscurité partielle éclairage naturel éclairage artificiel

La cellule photovoltaïque, en fonctionnement, est branchée aux bornes d’un oscilloscope.

Fin de la partie électricité.

Mécanique : Les tours du monde Test académique Classe de troisième 2011-2012 Mécanique : Les tours du monde Tour de Pise 56 m Tour Eiffel 324 m Tour Burj Khalifa 828 m

Galilée est un physicien italien du XVIe siècle, né à Pise. C’est bien la raison pour laquelle je compte poursuivre mes observations du ciel et rassembler des preuves. Nous verrons bien s’il avait raison. Certes. Mais vous oubliez aussi que l’astronome Copernic a proposé une théorie selon laquelle le Soleil est au centre de l’Univers, avec des planètes qui circulent autour … Galilée, vous semblez oublier que, depuis le philosophe Aristote et l’astronome Ptolémée, tout le monde sait que la Terre est le centre de l’Univers, et que les planètes et les étoiles se déplacent autour d’elle. Il est impossible que des lunes tournent autour d’une autre planète que la Terre. représentation n°1 représentation n°2 Galilée Science & vie junior janvier 2009

Galilée a réalisé des expériences avec des objets de masses différentes. Max 2 N Max 5 N Max 10 N A B

Galilée a étudié la chute des corps en lâchant des objets de masses différentes du haut de la tour de Pise. Un élève souhaite, à l’aide du matériel de la salle de sciences physiques du collège, étudier l’influence de la masse d’une balle et d’une boule de pétanque lors de la chute.

La tour Eiffel nécessite d’être repeinte tous les sept ans. 3e étage Un peintre lâche un pinceau du deuxième étage. 2e étage 1er étage sol Position de référence : hauteur = 0 m

« La tour de tous les records ! » La tour Burj Khalifa à Dubaï mesure 828 m. Elle a une masse de 500 000 tonnes et possède les ascenseurs les plus rapides du monde (10 m/s). La construction de la tour a utilisé 330 000 m³ de béton, 103 000 m² de verre, 15 000 m de poutre en acier et a nécessité 22 millions d’heures de travail.

MAXIMUM OCCUPANCY NOT TO EXCEED 42 PERSONS Cabine d’ascenseur

Fin de la partie mécanique.