Pour lutter contre un incendie, les pompiers disposent d'équipements particuliers et de véhicules spécialisés.
Partie A – L'incendie
Lors d'un incendie de forêt, les arbres subissent une réaction de combustion. Le bois, assimilé à de la cellulose de formule chimique simplifiée \ce{C6H10O5}, réagit avec le dioxygène et produit du dioxyde de carbone et de l'eau à l'état gazeux. L'équation de la réaction est :
\ce{C6H10O5} + 6 \ \ce{O2} \ce{->} 6 \ \ce{CO2} + 5 \ \ce{H2O}
Quel est le nombre de chacun des atomes de carbone (\ce{C}), hydrogène (\ce{H}) et oxygène (\ce{O}) présents dans la formule chimique \ce{C6H10O5} ?
Dans la formule chimique \ce{C6H10O5}, il y a :
- 6 atomes de carbone \ce{C}
- 10 atomes d'hydrogène \ce{H}
- 5 atomes d'oxygène \ce{O}
La combustion de la cellulose est-elle une transformation chimique ou une transformation physique ? Justifier.
La combustion de la cellulose est une transformation chimique car les molécules des réactifs disparaissent (\ce{C6H10O5} et \ce{O2}) et d'autres molécules, les produits (\ce{CO2} et \ce{H2O}), apparaissent.
À partir de l'équation de réaction, comment peut-on justifier que les incendies produisent des gaz à effet de serre ?
Les incendies produisent du dioxyde de carbone \ce{CO2} qui est un gaz à effet de serre.
Une combustion produit aussi de la lumière et dégage de la chaleur.
Parmi les propositions suivantes, quelle affirmation est correcte ?
Lors d'une combustion, l'énergie chimique est convertie en énergie thermique et en énergie lumineuse.
Partie B - L'équipement
Pour pouvoir respirer malgré les fumées, les pompiers utilisent des bouteilles d'air comprimé. La figure 1 présente la composition de l'air en proportion de ses composants.
Figure 1 - Composition de l'air
Quels sont les deux gaz majoritaires de l'air correspondant aux zones A et B ?
Les deux gaz majoritaires de l'air sont le diazote (environ 80 %) et le dioxygène (environ 20 %).
La zone A est plus importante que la zone B. Ainsi :
- La zone A représente la proportion de diazote.
- La zone B représente la proportion de dioxygène.
Lors des incendies, les pompiers sont équipés de vêtements de protection qui sont désormais constitués d'un matériau multicouche.
Figure 2 - Évolution de la température de la peau en fonction du temps d'exposition à un feu
D'après la figure 2, combien de temps l'organisme d'un pompier vêtu d'un matériau multicouche peut-il être exposé au feu sans risquer une brûlure au 1er degré ?
On repère sur la figure 2 que l'organisme d'un pompier vêtu d'un matériau multicouche peut être exposé au feu pendant 21 minutes sans risquer une brûlure au 1er degré.
Dans quelle proposition compare-t-on correctement ce temps avec celui d'un pompier vêtu d'un matériau monocouche ?
Pour un pompier vêtu d'un matériau monocouche ce temps est de 11 minutes. C'est très inferieur au temps d'exposition d'un pompier vêtu d'un matériau multicouche.
Partie C - Les véhicules
Pour signaler leur présence, les véhicules d'intervention des pompiers sont équipés d'une sirène émettant deux sons de fréquences 435 Hz et 488 Hz.
D'après la figure 3 ci-après, comment peut-on justifier que les deux sons de la sirène des pompiers sont audibles par l'oreille humaine ?
Figure 3 – Domaine de fréquences sonores pour l'oreille humaine
Les deux sons de la sirène des pompiers de fréquences 435 Hz et 488 Hz sont compris dans l'intervalle des fréquences des sons audibles (20 Hz ; 20 kHz) : les deux sons de la sirène sont donc audibles par l'oreille humaine.
Des avions bombardiers d'eau sont utilisés pour éteindre les feux de forêts. Pour remplir son réservoir d'eau, l'avion doit effleurer un plan d'eau :
Figure 4 – Avion bombardier d'eau remplissant ses réservoirs d'eau
Quelle est la masse maximale d'eau, notée m_{\text{eau}}, que peut embarquer l'avion bombardier d'eau ?
Données :
- Masse à vide du bombardier : m_v = 13\ 000 \text{ kg}
- Poids maximum au décollage : P= 180 \ 000 \text{ N}
- Intensité de la pesanteur : g= 10 \text{ N/kg}
On peut calculer la masse maximale que peut supporter le bombardier au décollage à partir de son poids maximum :
P_{\text{max}} = m_{\text{max}}\times g \Leftrightarrow m_{\text{max}} = \dfrac{P_{\text{max}}}{g}
m_{\text{max}} = \dfrac{180 \ 000}{10}
m_{\text{max}} = 18 \ 000 \text{ kg}
On sait que la masse à vide du bombardier est m_{\text{v}} = 13 \ 000 \text{ kg}. Or :
m_{\text{max}} = m_{\text{v}} + m_{\text{eau}}
D'où :
m_{\text{eau}} = m_{\text{max}} - m_{\text{v}}
m_{\text{eau}} = 18 \ 000 - 13 \ 000
m_{\text{eau}} = 5 \ 000 \text{ kg}
L'avion bombardier d'eau peut donc embarquer une masse maximale d'eau de 5 000 kg.