Dans les grandes villes, la qualité de l'air est contrôlée en permanence, afin de préserver la santé des habitants. Si certains seuils de polluants (ozone, microparticules, etc.) sont dépassés, les pouvoirs publics prennent des mesures de prévention, comme la réduction de la vitesse des véhicules sur les voies périphériques.
On s'intéresse ici à la composition de l'air en ville et à l'apparition de l'ozone en cas de pollution. On étudie ensuite un système de surveillance de la qualité de l'air : le LIDAR.
Document 1 : La composition de l'air (en volume)
D'après le document 1, quelles sont les formules chimiques correctes des deux principaux composants de l'air ?
Les polluants proviennent en partie de la circulation automobile. Les voitures dotées d'un moteur à explosion réalisent la combustion de l'essence et libèrent différents gaz dont le dioxyde de carbone \ce{CO2} et des oxydes d'azote notés \ce{NOx}. L'énergie chimique libérée est en partie convertie en énergie cinétique. Le reste est perdu sous forme de chaleur.
Quel est le diagramme énergétique qui illustre correctement la conversion d'énergie réalisée par un moteur de voiture ?
Quel test permet de mettre en évidence la production de dioxyde de carbone ?
En ville, l'ozone de formule \ce{O3} est un gaz polluant. Il se forme par une transformation chimique entre le dioxyde d'azote \ce{NO2} et le dioxygène \ce{O2}, en présence de lumière du Soleil.
Quelles sont les compositions atomiques des molécules de dioxygène et d'ozone ?
La transformation chimique, évoquée ci-dessus, est modélisée par l'équation chimique suivante :
\ce{NO2} + \ce{O2} \ce{->} \ce{NO} + \ce{O3} en présence de lumière.
Quelle loi cette réaction doit-elle respecter ?
Le LIDAR permet notamment d'analyser la composition de l'air et de repérer certains gaz. Il fonctionne à l'aide d'un laser qui émet, pendant un très court instant, une onde électromagnétique du même type que la lumière. Ce signal se déplace à la vitesse de 300 000 km/s.
Document 3 : La détection de l'ozone
Le signal met 3 \ \mu \text{s} pour aller jusqu'à la zone analysée et revenir au récepteur.
Quelle est la distance entre le LIDAR et la zone analysée ?
On rappelle que 1 \ \mu \text{s} = 10^{-6} \text{ s}.