Le portail a été désactivé. Veuillez contacter l'administrateur de votre portail.

Vidéo de question : Les avantages de l’aluminium sur l’acier pour les composants automobiles Chimie

Les composants automobiles sont parfois fabriqués en aluminium plutôt qu’en acier afin de réduire le risque d’oxydation. a) Pourquoi l’aluminium a-t-il tendance à moins s’oxyder que l’acier ? [A] L’aluminium est moins réactif que l’acier. [B] L’aluminium forme avec l’eau des liaisons moins fortes que l’acier. [C] L’aluminium est protégé par une couche inerte de carbonate. [D] L’aluminium se fissure moins facilement que l’acier. [E] L’aluminium est protégé par une couche d’oxyde inerte. b) Lequel des énoncés suivants est-il un autre avantage de l’aluminium sur l’acier dans les composants automobiles ? [A] L’aluminium est plus résistant que l’acier, il se déforme donc moins facilement. [B] L’aluminium est moins dense que l’acier. [C] L’aluminium est plus dur que l’acier, il se raye donc moins facilement. [D] L’aluminium a un point de fusion plus élevé que l’acier. [E] L’aluminium est moins cher que l’acier.

08:07

Transcription de vidéo

Les composants automobiles sont parfois fabriqués en aluminium plutôt qu’en acier afin de réduire le risque d’oxydation. Pourquoi l’aluminium est-il moins susceptible de s’oxyder que l’acier ? L’aluminium est moins réactif que l’acier. L’aluminium forme avec l’eau des liaisons moins fortes que l’acier. L’aluminium est protégé par une couche inerte de carbonate. L’aluminium se fissure moins facilement que l’acier. Ou, l’aluminium est protégé par une couche d’oxyde inerte.

Pour commencer, repassons ce que nous savons de l’oxydation des métaux. Imaginons que notre composant automobile soit fabriqué à partir d’un métal et qu’il soit laissé, exposé à l’air et à l’humidité. Que va-t-il arriver au métal ? Peu à peu, la surface exposée à l’air, qui est humide, va commencer à s’oxyder. Si le métal est du fer, ce phénomène est connu comme la formation de la rouille, et il prend cette couleur rouge d’oxyde de fer. Progressivement, ce processus se poursuit au fil du temps. Et le métal s’érode de plus en plus. À mesure que le métal est oxydé, la pièce peut se fragiliser et se désagréger.

La question nous demande de comparer les processus d’oxydation de l’aluminium et de l’acier. On nous dit que l’aluminium est moins sensible à ce processus d’oxydation que l’acier. Mais ce que nous devons déterminer, c’est le pourquoi. Etre moins sensible à l’oxydation signifie que les composants automobiles en aluminium vont durer plus longtemps, ce qui est évidemment une bonne chose. On nous donne cinq réponses possibles. Il est logique de parcourir chaque réponse et de déterminer en premier lieu si la raison proposée rendrait l’aluminium moins sensible à l’oxydation. Ensuite, nous déterminerons si cette affirmation est bien vraie pour l’aluminium.

Commençons avec la première. L’aluminium est moins réactif que l’acier. Si cela est vrai, l’aluminium en étant moins réactif serait moins sensible à l’oxydation. Donc, cela pourrait être une réponse possible. Regardons la suivante. L’aluminium se lie moins fortement avec l’eau que l’acier. Pour que l’oxydation se produise, le métal doit être exposé à l’air et à l’humidité pendant une longue période.

Les métaux ne sont pas vraiment connus pour leur capacité à se lier avec les molécules d’eau. C’est la réaction des atomes de métal de surface avec l’humidité et l’oxygène présents dans l’air qui provoque cette oxydation. Donc, les liaisons avec l’eau ne sont pas vraiment importantes en ce qui concerne l’oxydation. Si l’aluminium à moins tendance à se lier à l’eau, ce n’est donc pas vraiment important quant à la sensibilité à l’oxydation. Donc, ce n’est pas une bonne réponse.

Passons à la suivante. L’aluminium est protégé par une couche inerte de carbonate. Si cela était vrai, l’aluminium protégé par une couche de quelque chose inerte (non réactif) le protégerait en effet de l’oxydation, le rendant moins sensible au processus. Ce serait donc utile. En fait, la dernière réponse proposée concerne également la protection de l’aluminium par une couche inerte, mais cette fois une couche d’oxyde. Encore une fois, si cela était vrai, ce serait vraiment utile pour le protéger de l’oxydation.

Revenons à la quatrième réponse : l’aluminium se fissure moins facilement que l’acier. On sait que l’oxydation nécessite simplement qu’une surface métallique soit exposée à la fois à l’humidité et à l’air. Donc, qu’il se fissure plus ou moins, cela n’influence pas vraiment sa sensibilité à l’oxydation. On peut donc aussi exclure cette réponse.

Maintenant, nous devons simplement regarder les trois réponses potentielles restantes, et déterminer laquelle est vraie et lesquelles ne le sont pas. Commençons par « l’aluminium est moins réactif que l’acier ». En regardant la tendance à la réactivité, on voit que l’aluminium est en fait le plus haut placé de la série, ce qui signifie qu’il est plus réactif que le fer qui est le principal composant de l’acier. Il s’avère que l’aluminium est en fait très réactif. Donc, cette réponse est tout simplement fausse.

L’aluminium est tellement réactif qu’il est toujours revêtu d’une couche de protection, ce qui nous amène aux deux dernières réponses possibles, soit d’une couche inerte d’oxyde et soit d’une couche inerte de carbonate. En y réfléchissant logiquement, on peut déterminer quelle réponse est correcte. Lorsqu’une surface en aluminium pur est exposée à l’air, elle réagit et forme cette couche inerte. Mais réfléchissez, avec quoi réagit-elle ?

Elle est plus susceptible de réagir avec l’oxygène de l’air, produisant une couche inerte d’oxyde. Cette couche d’oxyde s’avère être Al₂O₃, l’oxyde d’aluminium. Et cela protège l’aluminium sous-jacent de toute oxydation supplémentaire. La raison pour laquelle l’aluminium est moins sensible à l’oxydation que l’acier est donc : parce qu’il est déjà protégé par une couche inerte d’oxyde d’aluminium.

Lequel des énoncés suivants est un autre avantage de l’aluminium sur l’acier dans les pièces automobiles ? L’aluminium est plus résistant que l’acier, il se déforme donc moins facilement. L’aluminium est moins dense que l’acier. L’aluminium est plus dur que l’acier, il se raye donc moins facilement. L’aluminium a un point de fusion plus élevé que l’acier. Ou l’aluminium est moins cher que l’acier.

Utilisons donc la même approche que la question précédente. Nous déterminerons si chaque réponse représente un avantage potentiel de l’utilisation de l’aluminium, puis nous examinerons celles qui sont vraies. La première proposition est que l’aluminium est plus résistant que l’acier, il se déforme donc moins facilement. Lorsqu’on envisage d’utiliser un métal pour des composants automobile, il est important que ce matériau soit solide et ne se déforme pas pendant l’usage du véhicule. C’est donc une suggestion potentiellement utile.

La proposition suivante : l’aluminium est moins dense que l’acier. Si vous fabriquez la même pièce de véhicule à partir de deux métaux différents, le métal avec la densité la plus faible sera le moins lourd. Ce sera donc la pièce la plus légère. Si l’aluminium est moins dense que l’acier, fabriquer une pièce en aluminium signifie qu’elle pèsera moins. Elle sera plus légère. Et le véhicule pourra être plus rapide car il porte moins de poids. Cela pourrait donc être très utile.

La réponse suivante : l’aluminium étant plus dur que l’acier, il se raye moins facilement. Eh bien, ce n’est pas vraiment aussi utile que la première réponse. Ce serait légèrement utile si l’aluminium était plus dur que l’acier. Rayer les pièces d’un véhicule importe moins que, par exemple, gratter la peinture sur un véhicule. On cochera en petit cette réponse dans la colonne utile, car cela est modérément utile si c’est vrai.

Ensuite : l’aluminium a un point de fusion plus élevé que l’acier. Il est peu probable que les voitures soient soumises à des températures très élevées. Le moteur d’une voiture peut atteindre des températures sensibles. Il est peu probable qu’elles soient suffisamment élevées pour faire fondre un métal comme l’aluminium ou l’acier. Ici aussi, cette réponse est vraie mais pas vraiment utile. Enfin, l’aluminium est moins cher que l’acier. Si cela était le cas, ce serait bien sûr un énorme avantage.

Alors maintenant, analysons à nouveau chaque réponse et réfléchissons si elle est vraie pour l’aluminium. Tout d’abord, voyons si l’aluminium est plus solide que l’acier. Bien sûr, il existe de nombreux types d’aciers, principalement constitués de fer, avec d’autres composants qui y sont ajoutés. Mais de manière générale, tous les types d’acier sont beaucoup plus résistants que l’aluminium. On peut le vérifier en recherchant la résistance à la traction de l’aluminium et de l’acier. Donc, cette première réponse n’est pas vraie. De même, l’aluminium ne peut pas être plus dur que l’acier, la troisième réponse. Nous pouvons donc également l’écarter.

Ensuite, la densité de l’aluminium par rapport à celle de l’acier. On pourrait rechercher les valeurs des densités de ces deux métaux. Et nous pouvons voir que l’acier est beaucoup plus dense que l’aluminium. Donc, cette réponse est vraie. L’aluminium est moins dense que l’acier, il est donc adapté à la fabrication de pièces de véhicule, car elles seront beaucoup plus légères. Donc, c’est une bonne réponse potentielle.

Si on regarde les points de fusion de l’acier et de l’aluminium, on voit que l’aluminium a un point de fusion beaucoup plus bas. Donc, cette affirmation n’est pas vraie. Et nous arrivons à la dernière réponse possible. L’aluminium est moins cher que l’acier. Il s’avère que l’aluminium est en fait beaucoup plus cher que l’acier, jusqu’à trois fois plus cher. Donc, ce n’est pas la bonne réponse.

Donc, un autre avantage de l’aluminium sur l’acier pour la fabrication de composants automobiles est que l’aluminium est moins dense que l’acier. Voici donc notre réponse finale.

Nagwa utilise des cookies pour vous garantir la meilleure expérience sur notre site. En savoir plus sur notre Politique de Confidentialité.