Devoir Corrigé de Synthèse N°1 Lycée pilote - Sciences physiques - Bac Mathématiques (2014-2015) Mr Ahmed Kadri (3) (1).pdf

7/24/2019 Devoir Corrig de Synthse N1 Lyce pilote - Sciences physiques - Bac Mathmatiques (2014-2015) Mr Ahmed Ka

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Lyce pilote - SousseDevoir de synthse n1

Physique chimie

Le 12/12/2014

Dure : 3 heures

Classes : 4 M et T

CHIMIE (7points)

Exercice N1(4points):

On ralise loxydation des ions iodures I-par

leau oxygne en milieu acide selon la

raction totale :

a H2O2+ b I-+c H3O

+ d I2+ e H2O

Le graphe ci-contre reprsente lvolution, en

fonction de lavancement x de la raction, des

quantits de matire des ractifs.

1) Dresser le tableau davancement de la

raction.

2) Dterminer, en se basant sur le graphe :

les quantits de matire initiales des

ractifs, lavancement maximalxmax et les

coefficients stchiomtriques a,b, c, d et e.

3) Dterminer la composition finale du systme ractionnel.

4) On refait cette exprience une temprature plus leve mais avec la mme composition de dpart.

Yaure-t-il changement pour les diagrammes donns ci-haut ? Justifier.

Exercice N2(3,5 points) :

Lquation chimique qui symbolise la raction modlisant la transformation dun systme contenant a moles

de HFet amoles de C2O42-est :

HF + C2O42- F-+ HC2O4

- de constante k = 9 la temprature 1.

1) a. Montrer que k (constante dquilibre) peut tre exprime par: 2f/(1- f)2

b. Calculer le taux davancement final f.

2) Le systme chimique prcdent est en tat dquilibre, on lve la temprature 2>1.Le taux

davancement final la temprature 2est f=0,6.

a. Enoncer la loi de modration relative la temprature.

b. Prciser le sens endothermique de la raction tudie.

c. Calculer la nouvelle constante dquilibre k la temprature 2.

3) Le systme chimique prcdent est en tat dquilibre, on verse dans le flacon 10mLdeau distille.

Prciser le sens dvolution spontane du systme.

PHYSIQUE 13 points :

Exercice 1: tude dun document scientifique: 3 points

Les plaques de cuisson par induction, ou plaque induction, ont un fonctionnement nettement diffrentdes plaques de cuissons classiques malgr quelles doivent tres branches la prise du secteur. Lapremire caractristique frappante des plaques induction cest quen fonctionnement elles sont froides,ou trs peu chaude ! A linverse des plaques classiques, ce ne sont pas les plaques qui chauffent dans un

X(Avancement)

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,40

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

( )O

x

3H

n

2( )

O x

2H

n

( )x-I

n

Nombre de mole des ractifs

0,1mol

0,1mol


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systme induction mais la casserole, elle mme. Ce type de plaque fonctionne donc grce aux

phnomnes dinduction. Cest en 1831 que Michael Faraday dcouvre quun courant lectrique est crdans un conducteur lorsquil est soumis un champ magntique variable. Cest exactement ce qui se passelorsque vous approchez votre casserole de la plaque, le champ magntique variable, cr par le gnrateur

(une bobine plac sous la plaque), engendre un courant lectrique dans la paroi de la casserole. Cette

dernire tant conductrice, elle schauffe par effet Joule. La chaleur se transmet au contenu de lacasserole, et cest ainsi que les aliments sont cuits.

Malheureusement ce type de plaque est encore chre, et ncessite dutiliser des casseroles compatibles.Le phnomne dinduction nest pas utilis que pour les plaques de cuissons, vous utilisez tous les jours cephnomne dans

Daprs: 2006-2007 BRARD Emmanuel

Questions :

1/ Quest ce qui constitue le circuit o circule le courant induit dans le dispositifdune plaque de cuisson

par induction en fonctionnement?

2/ Prciser linduit et linducteur dans le dispositif dune plaque de cuisson inductionen fonctionnement?

3/ Pour que la plaque induction puisse fonctionner on doit la brancher une prise du secteur alternatif.

Expliquer pourquoi ?4/ Que veut dire lauteur par le mot soulign dans le texte?

5/ Proposer quelques exemples pour complter la dernire phrase.

Exercice 2 (5points) :

Partie A : On se propose dtudier ltablissement du courant dans un diple comportant une bobine et

un conducteur ohmique lorsque celui-ci est soumis un chelon de tension de valeur E. Le conducteur

ohmique a une rsistance R rglable. La bobine a une inductance L rglable ; et une rsistance interne r .

Les valeurs de E, R, L et r sont inconnues.

Pour visualiser les chronogrammes tudier, on utilise un oscilloscope mmoire.

Etude analytique :

1- Etablir lquation diffrentielle rgissant les variations de la tension uRaux bornes du rsistor R.

2- Sachant que ()= est solution de cette quation diffrentielle, A et deux constantes

positives, dterminer les expressions de A et en fonction de E, R, r et L.

3- Montrer que la tension uB(t) aux bornes de la bobine peut tre exprime par :

()=

+(

()

).

Partie B :

I-

On ralise une premire exprience (exprience A) pour laquelle L = L1; R = R1; E = E1. Leschma du circuit est reprsent par la figure 1:

R

B Voie 2

uBC

Lr

AVoie 1

K

uAC

C

E

i A

Figure :1

Figure : 2


3/8

linstant de date t = 0 s, on ferme linterrupteur K, lorsque le rgime permanent est tabli

lampremtre indique la valeur I=0,20 A.

1/ Quelles sont les tensions visualises sur lcran de loscilloscope.

2/ Le chronogramme obtenu est donn par la figure 2.

a. Dterminer les valeurs de r et R1.

a- Ecrire lexpression de la constante de temps . Montrer quelle est homogne un temps.b- Dterminer graphiquement . Dduire la valeur de L1.

II- Au cours dune deuxime exprience (exprience B) on fait varier les valeurs de deux

des grandeurs R , L et E . On change les branchements de loscilloscope. Le schma du circuit

et loscillogramme obtenu sur lcran de loscilloscope sont donns par la figure 3:

1- Identifier les courbes 1 et 2.

2- Par exploitation graphique, dterminer en le justifiant :- la valeur de la f.e.m E du gnrateur.

- La valeur de la constante de temps .

3- Quelles sont les deux grandeurs dont les valeurs ont t changes ? Justifier la rponse.

4- Dterminer la date correspondant uR =uB.

Exercice 3 (5points) :

On ralise le montage de la Figure-4 avec la mme bobine (L,r)

et le condensateur de capacit C=2,5F. Linverseur k est en

position 1.

A une date t=0 on bascule k en position 2. La figure-5

reprsente lvolution de uC(t).

1) Montrer que lquation diffrentielle en uCest :2

20.

dduire les expressions de et .

C C

C

d u duu

dt dt

En

2) Lenregistrement de uC(t) est reprsent la Figure-5.

a. Nommer le rgime et rappeler ses caractristiques.b. Rappeler lexpression de lnergie totale de cet oscillateur et montrer quelle diminue au cours du

temps.

Courbe 1

Courbe 2

A

R

B

Voie 2

L,r

A

Voie 1inverse

K

C

E

i

Figure 3

Courbe 1

Courbe 2

L

C

E

K

1

2i

Figure-4

L ,

Y


4/8

c. Sachant que lon peut assimiler la pseudo-priode des oscillations la priode propre T0du circuit

oscillant (L,C), calculer linductance de la bobine.

3) Calculer lnergie dissipe sous forme thermique pendant la dure t=t1-t2.

4) On refait la mme exprience en remplaant la bobine prcdente par une autre bobine dinductance L

et de rsistance ngligeable tout en conservant le mme condensateur et en changeant dorigine de dates.

a. Etablir lquation diffrentielle rgissant lvolution de la charge q(t).

b. Sachant que 0 0sin( )( ) m w tq t Q . En dduire lexpression de 0en fonction de L et C.

c. En dduire les quations horaires

de i(t) et uC(t) en fonction de Qm,

0, C, t et 0.

d. Montrer que lnergie totale du

circuit reste constante au cours du

temps.

La figure-6reprsente les volutions

au cours du temps de uC(t) et i(t).

e. Montrer que la courbe C1estcelle

de uC(t) et C2 estcelle de i(t).f. En dduire les valeurs numriques

de : Qm, w0 et L.

g.Lorigine du temps est adopte

linstant o uC= 0 et i = +Imax.

Calculer 0.

0

Tangente t=t2

t(ms)

uC(t)(volt)

t1 t2

4

ms

2,5V

Figure-5

5

2V7,5mA

Figure-6

t

uC(t) et i(t)

C2

C1


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Lyce Pilote - Sousse Correction du devoir de synthse N1 4eM et Tech

CHIMIE(7points) Exercice N1 :1) 12/12 /2014

Etat Avancement a I- + b H2O2 + c H3O

+d I2 + e H2O

Initial O n01 n02 n03 0 excsIntermdiaire X n01-ax n02-bx n03-cx dx -

Final xf n01-axf n02-bxf n03-cxf dxf -

2)a/n01=0,3mol ;n02=0,2mol ;n03=0,5mol.

b/a=-pente de n(I-)=2 ;b=-pente de n(H2O2)=1 ;c=-pente de n(H3O

+)=2. Daprs la

conservation de la matire on dduit d=1 et e=4. Do lquation de la raction est

2 I- + H2O2 + 2 H3O

+I2 + 4 H2O.

c/Daprs la courbe le ractif limitant est I- do xf=xmax=0,15mol.

3)nf(I-)=0 ;nf(H2O2)=5.10

-2mol ; nf(H3O

+)=0,2mol; nf(I2)=0,15mol.

4)La raction est totale :il ny a pas de changement.

Exercice N2(3points) :

Equation HF + C2O42-

F- + HC2O4

2-

Etat initial a a 0 0

Etat final a-xf a-xf xf xf

2

2 2f

2

( )

/ on sait que ( ) ( ) .1

( )

3 3/ . 75%.1 1 3 41

2 ) / un systme chimique ferm est en etat d'quilibre dynamique, toute augmentation

de temprat

f

f f f

f f f

f

f f f

f

x

x xVa k k

a x a a x

V

kb k k k

k

a si

ure pression constante, le systme volue spontanment dans le sens endothermique.

un systme chimique ferm est en etat d'quilibre dynamique, tout abaissement

de temprature pression constante

si

f

, le systme volue spontanment dans le sens exothermique.

b/En lvant la temprature le diminue une volution spontane dans le sens inverse

d'aprs la loi de modration le sens inverse est endo

'

2 2 2

'

thermique.

0,6 6 9c/k'=( ) ( ) ( ) 2,25.

1 1 0,6 4 4

3 ) volume ractionnel ,dans le cas de cette raction, n'est pasun facteur d"quilibre

est non modifi

f

f

Le

Physique(13points)Exercice N1(3points)Etude dun document scientifique

1/La casserole est linduit.

2/ Linducteur:bobine lie au secteur et linduit:la casserole.

0,5

0,5

1

0,75

0,75

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5Page 1


6/8

3/ Le courant alternatif produit par le secteur engendre un champ magntique

variable induisant, de sa part, un courant induit travers la casserole(daprs la loi

de Lenz.

4/ Conducteur en cuivre (non ferromagntique).

5/Transformateur ; Alternateur.

Exercice N2(5points) : Partie A :

Rudi

1/ appliquant la loi des mailles: L ( ) or i= .dt R

.

1 RE2 / ( ) (1 ) et A= ( ) (1 ).

R+r

3/ ( ) ( ) ( Re ).

RR

RR

t

t tRR R

R rtL

B R

duL R rEn R r i E u E

R dt R

du R r Ru E

dt L L

du L REu t A e A e u t e

dt R r R r

Eu t E u t r R r

Partie B : I/

1

1

AC

BC

R

1 R 1 1

1 1

1

1 ) voie 1 visualise u ( ) ( ) ( ) si k est ferm.

La voie 2 visualise u ( ) ( ).

u 52 ) / 6 ; rgime permenent u . 25 . On sait que

0,2

6(R ) 25 5 .

0,2

/

B R

R

la t u t u t E

t u t

a E E v en R I RI

Er I E r R

IL

bR

1 1 1 1

B R

R R

[ ] .[ ] .

[ ] .

/ 15 ( ) 0,45 .

/1 voie 1 visualise u ( ) et la voie 2 visualise u ( ) : ' les expressions ci-dessus :

la courbe 1 est u ( ) et la courbe 2 est celle de u (

L V As s

r R AV

c ms L R r E H

II La t t D aprs

t

B R

B

).

2 ) 10 ; u ( 0) 10 ' u =9.0,63=5,67V '=9ms.

3)E est modifie et aussi R=45 .

2

4)u .ln( ) 8 .R

t

E v t V t

R

u t msR r

Exercice N3(5points) :

B

2 2

C C

2 2

2

C

2

appliquant la loi des mailles:u ( ) ( ) ( ) 0

du du0 on sait que i=C. . . . 0

dt dt

du 1 1. . 0 et = .

dt

2 ) / rgime pseudo-priodiq

C R

C CC C

CC

En t u t u t

d u d udi diL ri u C LC rC u

dt dt dt dt

d u r ru

dt L LC L LC

a Le

2 2 6

2 2 6

ue. il caractrise par sa pseudo-priode T.

.10b/ T=2 LC 0,1 .4 4. .2,5.10

TL HC

1

0,50,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,25

0,5

0,25

0,25

0,5

0,5

0,25

0,5

0,25

0,5Page 2


7/8

2 6 2 5

1 1

2

2 2

1

1 13 ) la date t : l'nergie est sous forme lectrostatique E 2,5.10 (7,5) 7.10 .

2 2

1la date t : l'nergie est sous forme magntique:E avec

2

de la tangente t=t

C

C

C

A Cu J

duA Li i C

dt

du Pente idt

5 52

2

0 0 2

31,8 5.10 2.10 .

d4 ) / ( ) sin( ). on sait que l'quation diffrentielle est: L 0.

dt

Thermique

m

mA E J W J

q qa q t Q w t

C

22

0 0 0 0 0 02

2 20 00 0 0 0 0 0

cos( ) sin( ). En remplaant dans l'quation diffrentielle

sin( ) 1ci-dessus sin( ) 0 sin( )[ ]

m m

mm m

dq d qQ w w t Q w w t

dt dt

Q w tLQ w w t w t LQ w

C C

2

0 0

1 1

.w wLC LC

0 0 0 0 0 0 C 0 0

22

t

C 2

/ cos( ) sin( ) et u ( ) sin( ).2

1 1/ . [ ] .0 0 t E tan .

2 2

/ ( ) est en quadrature avance par rapport u ( ) e

mm m

tt

Qdq qb i Q w w t Q w w t t w t

dt C C

dEq di q dq di qc E Li Li i L i cons te

C dt dt C dt dt C

d i t t C

CC C

2

st en avance de phase c'est i(t).

duou bien on sait que i=C u ( ) est croissante i>0 et si u ( ) est dcroissante i


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