T.4.1 Pourquoi éteindre ses phares quand le moteur est arrêté ?

Quelle est la différence entre une pile et un accumulateur ?

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Compétences attendues

      • Réaliser une pile et mesurer la tension aux bornes de cette pile
        Distinguer pile et accumulateur


Histoire

Dans les années 1800, le physicien Alexandre Volta empila des rondelles de cuivre et de zinc séparées par des linges imbibés de solution d’acide sulfurique (H+;SO2- ). Il découvrit ainsi que cette pile de métaux produisait un courant électrique.
La première pile électrochimique venait de naître.

I - Quels sont les principes des piles 

- Connaitre le principe d'une pile

Les piles convertissent l’énergie .............................. en énergie ................................ grâce à un transfert spontané d’ ....................... qui se produit entre deux couples oxydant - réducteur.
Les deux couples oxydant-réducteur n’étant pas en contact direct, le transfert d’électrons s’effectue par l’intermédiaire du circuit électrique extérieur.
Les piles usées ne peuvent être rechargées et ne sont pas biodégradables. Elles doivent être rapportées à un point de collecte, les métaux qu'elles contiennent peuvent être recyclés.
extérieur. 

 Fabriquer une pile : Voir le livre page 18 activité  N° 1 Comment réaliser une pile?

Fonctionnement d'une pile

La lampe allumée (schéma ci-contre) ou le voltmètre du montage permet d’affirmer que les électrons circulent de la lame de zinc à la lame de cuivre.
(On rappelle que le sens conventionnel du courant électrique est du + vers le – à l’extérieur de la pile).
À l’anode, c’est-à-dire au pôle négatif de la pile, les atomes de zinc sont oxydés:

                Zn   Zn2+ + 2e –.

Les électrons libérés par les atomes de zinc parcourent le circuit, puis réagissent avec les ions cuivre II :

                Cu2+ +2e   Cu. 

À la cathode, au pole positif les ions Cu2+ sont réduits.

Le bilan global s’écrit :

                Zn + Cu2+      Zn2+ + Cu.

C’est une réaction d’oxydoréduction spontanée.
Une pile génère un courant qui sort de son pôle positif

A l'intérieur de la pile, le passage du courant est assuré par les ions : les cations se déplacent dans le sens du courant et les anions dans le sens inverse.

Pour fabriquer une pile, il est nécessaire que les deux électrodes soient de nature différente.

La pile fabriquée ici se nomme pile Daniell.


II - Quels sont les principes des accumulateurs

- Connaitre le principe d'un accumulateur

Les accumulateurs sont des générateurs de courant électrique et sont capables de convertir l'énergie ....................... en énergie ........................ , mais contrairement aux piles qui se détruisent de manière irréversible en fonctionnant, les réactifs des accumulateurs peuvent être régénérés  par le passage de courant électrique. Ce sont également des récepteurs de courant électriques capables de convertir l'énergie ........................ en énergie ..........................
Un accumulateur (aussi appelé accu) est un système de stockage d'énergie : un accumulateur électrique est un dispositif électrochimique de stockage de l'électricité ; une batterie d'accumulateur (ou batterie) est un boitier regroupant plusieurs accus identiques montés en série.
Il existe d'autres types d'accumulateurs parfois appelé « à tort » pile rechargeable. Lorsque l’on parle d’éléments rechargeables, on utilise le terme d’accumulateur.
On les distingue des piles électriques qui, par définition, ne sont pas rechargeables. Les piles fournissent la quantité d’électricité prévue lors de leur fabrication. Après leur fin de vie, il faut les recycler.
En effet, les piles et les accumulateurs contiennent des métaux lourds (mercure, zinc, plomb, cadmium) en grandes quantités. Ces métaux lourds sont connus pour être dangereux pour la santé et pour l’environnement : une pile au mercure jetée dans la nature suffit pour contaminer 1mde terre et 1 000 md’eau pendant 50 ans !

 - Les intoxications au mercure sont possibles par inhalation ou ingestion. Manger des animaux contaminés par le mercure est donc un vecteur d’intoxication. Ce métal est connu depuis l’antiquité pour provoquer des troubles neurologiques : tremblements, difficultés d’élocution...

- Les autres métaux lourds ont des effets tout aussi effrayants sur le système nerveux, le sang et les reins.

 Connaître le principe d'un accumulateur : Voir le livre page 19 activité  N° 2 Comment fonctionne un accumulateur?

Fonctionnement d'un accumulateur

Étape 1 : Charge de l’accumulateur

Dans le montage électrique ci-contre, le générateur est éteint et l’interrupteur sur la position 2. Les plaques identiques de plomb sont reliés aux fils. Elles sont plongées dans l’acide sulfurique. 

Allumer le générateur, basculer l’interrupteur dans la position 1laisser ainsi une dizaine de minutes.

Étape 2 : Décharge de l’accumulateur

Après le temps de charge, éteindre le générateur, basculer l’interrupteur sur la position 2



Texte Odoo et bloc d'image

 

Chaque accumulateur comprend deux électrodes en plomb (Pb) dont l’une est recouverte de dioxyde de plomb (PbO2) baignant dans une solution aqueuse d’acide sulfurique.

Au cours de la décharge, l’accumulateur est un générateur de courant continu. Il se comporte comme une pile. Les réactions sont spontanées : la borne négative est le siège d’une oxydation

            Pb →  Pb2+ + 2 e

tandis qu’une réduction se déroule à la borne positive.

            PbO+ 4H+2e →  Pb2+ + 2H2O

Au cours de la charge, l’accumulateur fonctionne en récepteur : sa borne négative est reliée à la borne négative d’un générateur et sa borne positive est reliée à la borne positive de ce générateur. Le générateur délivre une tension continue supérieure à celle de l’accumulateur et impose le sens du courant. Les réactions chimiques sont des réactions forcées, en sens inverse de celles observées au cours de la décharge

            Pb2+ + 2e-  Pb       et      Pb2+ + 2H2O  PbO+ 4H+ 2e-.

Les réactifs sont régénérés.
À la fin de la charge, l’accumulateur peut être à nouveau utilisé en générateur de courant continu.


Au cours de la décharge, les réactions sont spontanées et l'accumulateur fonctionne en générateur de courant continu. Au cours de la charge les réactions sont forcées.
Au cours de la charge d'un accumulateur, le générateur utilisé est un générateur de courant continu, la tension qu'il délivre doit être supérieure à la tension mesurée aux bornes de l’accumulateur une fois chargé.


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