grand oral physique chimie: La pollution atmosphérique

« Introduction La pollution atmosphérique due aux véhicules représente un défi complexe, mais les sciences physiques et chimiques offrent des solutions prometteuses pour atténuer cet impact.

En exploitant les principes de la physique et de la chimie, il est possible de développer des technologies et des stratégies innovantes pour réduire les émissions de gaz polluants.

Je vous propose d'explorer comment la physique et la chimie peuvent être mises à profit pour diminuer la pollution automobile, en mettant en avant des innovations telles que les moteurs à combustion améliorés, les véhicules électriques, et les carburants alternatifs. I.

Amélioration des moteurs à combustion interne L'amélioration des moteurs à combustion interne représente une voie essentielle pour réduire la pollution atmosphérique due aux véhicules.

Deux aspects majeurs sont à considérer : l'optimisation des moteurs pour une combustion plus efficace et l'utilisation de catalyseurs avancés pour minimiser les émissions de gaz polluants. A.

Optimisation des moteurs 1.

**Injection directe** L'injection directe est une technologie qui permet d'injecter le carburant directement dans la chambre de combustion sous haute pression.

Contrairement à l'injection indirecte, où le carburant est mélangé avec l'air avant d'entrer dans la chambre de combustion, l'injection directe permet un contrôle plus précis de la quantité de carburant et du moment de l'injection.

Cela améliore l'efficacité de la combustion de plusieurs manières : - **Meilleure atomisation du carburant** : Le carburant est pulvérisé en fines gouttelettes, facilitant une combustion plus complète. - **Contrôle précis du mélange air-carburant** : Permet de fonctionner en mode stratifié, où une riche mélange est créé autour de la bougie d'allumage, et un mélange plus pauvre est présent dans le reste de la chambre, réduisant ainsi la consommation de carburant. - **Réduction des pertes thermiques** : La combustion plus précise réduit les pertes d'énergie sous forme de chaleur, augmentant ainsi l'efficacité globale du moteur. **B.

Catalyseurs avancés** 1.

**Convertisseurs catalytiques** Les convertisseurs catalytiques sont des dispositifs installés dans le système d'échappement des véhicules pour réduire les émissions de gaz toxiques.

Ils fonctionnent grâce à des réactions chimiques qui transforment les gaz nocifs en composés moins dangereux : - Oxydation du monoxyde de carbone (CO) : Transforme le CO en dioxyde de carbone (CO2). - Réduction des oxydes d'azote (NOx) : Les NOx sont convertis en azote (N2) et en oxygène (O2) grâce à un catalyseur de réduction. - Oxydation des hydrocarbures (HC) : Les hydrocarbures non brûlés sont convertis en dioxyde de carbone et en eau (H2O). 2.

Catalyseurs à trois voies Les catalyseurs à trois voies sont une forme avancée de convertisseurs catalytiques qui peuvent simultanément traiter les trois principaux polluants émis par les moteurs à essence : - **Réduction des NOx** : Le catalyseur utilise du platine, du rhodium ou du palladium pour réduire les NOx en azote et oxygène. - **Oxydation du CO** : Le monoxyde de carbone est oxydé en dioxyde de carbone. - **Oxydation des HC** : Les hydrocarbures non brûlés sont oxydés en dioxyde de carbone et en eau. Ces catalyseurs fonctionnent de manière optimale lorsque le mélange aircarburant est proche du ratio stœchiométrique, c'est-à-dire le rapport idéal entre l'air et le carburant. II.

Développement des véhicules électriques Le développement des véhicules électriques est crucial pour réduire la pollution atmosphérique due aux véhicules.

En plus de la physique des batteries cette transition repose aussi sur l'intégration des énergies renouvelables pour leur recharge. A.

Physique des batteries 1.

**Batteries lithium-ion** Les batteries lithium-ion sont actuellement les plus utilisées dans les véhicules électriques en raison de leur densité énergétique élevée. Une batterie lithium-ion est un type de batterie rechargeable qui utilise des ions de lithium comme composant principal de son électrochimie.

Elle se distingue par une haute densité énergétique, une faible autodécharge, et une longue durée de vie, ce qui la rend idéale pour une large gamme d'applications, notamment les appareils électroniques portables, les véhicules électriques, et les systèmes de stockage d'énergie. Une batterie lithium-ion se compose de plusieurs composants principaux : 1. 2. 3. 4. Cathode (électrode positive) Anode (électrode négative) Électrolyte Séparateur Pour le processus de charge Lorsque la batterie se charge, les ions lithium Li⁺ se déplacent de la cathode vers l'anode à travers l'électrolyte.

Les électrons sont libérés par la cathode et passent à travers un circuit externe pour rejoindre l'anode, où ils sont stockés.

Les ions lithium s'intercalent dans le matériau de l'anode, souvent du graphite, en stockant l'énergie électrique. Processus de décharge Lors de la décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode à travers l'électrolyte.

Les électrons passent de l'anode à la cathode via le circuit externe, fournissant ainsi un courant électrique qui alimente l'appareil.

L'énergie est libérée sous forme d'électricité utilisable pour les dispositifs connectés. Cela signifie qu'elles peuvent stocker une grande quantité d'énergie par unité de poids, ce qui est crucial pour assurer une autonomie prolongée.

Voici quelques caractéristiques importantes des batteries lithium-ion : - **Densité énergétique** : Les batteries.... »