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DEVOIR SURVEILLE de SCIENCES PHYSIQUES n° 6 durée 1h30 1ère SD le 24/05/2002
NOM, Prénom : .....................................
PHYSIQUE
1°) Le conducteur rectiligne AB est parcouru par un courant continu et plongé dans le champ
magnérique B.
Quels sont la direction et le sens de la force de Laplace à laquelle il est soumis : donner la réponse
par une phrase, puis représenter cette force sur le schéma.
A

B
2°) Une tige de cuivre peut rouler sur des rails de cuivre horizontaux. L’ensemble est alimenté en
courant continu. La tige se déplace vers la droite. Représenter le vecteur champ magnétique auquel
elle est soumise et donner la réponse par une phrase.
Alimentation
10 A
+
ARRIERE
AVANT
Calculer la valeur de l’intensité de cette force lorsque le champ magnétique a une valeur de 0,2 T,
le courant une intensité de 10 A, et que l’écartement des rails est de 8 cm :
3°) Une bobine circulaire est placée dans l’entrefer d’un aimant de haut-parleur (voir figure cicontre, vue de dessus ou en coupe : N et S représentent les pôles de l’aimant). La bobine est
parcourue par un courant continu dans le sens indiqué par la flèche.
Représenter le vecteur champ magnétique  au point M sachant qu’il est radial (c’est-à-dire porté
par les rayons du cercle), ainsi que la force de Laplace  qui s’exerce sur une portion de circuit de
la bobine au point M.
4°) Représenter le vecteur champ magnétique à l’intérieur du solénoïde ci-contre parcouru par un
courant.
Indiquer les noms des faces du solénoïde.
Calculer l’intensité de ce champ sachant que le solénoïde mesure 25 cm, qu’il comporte 200 spires
et qu’il est parcouru par un courant constant d’intensité 2 A.
On donne la constante de perméabilité magnétique du vide (et de l’air) : µ0 = 410-7 SI
+
-
5°) À quelle époque Laplace vivait-il ?
Citer trois domaines des sciences dans lesquels il a effectué des travaux remarquables (en dehors de l’électromagnétisme).
6°) Un cadre rectangulaire indéformable ABCD est formé par un fil conducteur enroulé sur du
carton. Le fil peut être relié à un générateur. L’enroulement comporte 100 spires rectangulaires
bobinées sur le carton. Il est suspendu à un dynamomètre. Sa partie horizontale inférieure AB est
immergée dans un champ magnétique uniforme  horizontal, orthogonal à AB et dirigé vers l’avant.
6.1. Montrer que les forces électromagnétiques agissant sur les portions CB et DA
immergées dans le champ magnétique sont opposées, quel que soit le sens du courant dans
l’enroulement.
6.2. Lorsque l’intensité I du courant dans l’enroulement est nulle, le dynamomètre indique
1,9 N. Pourquoi ?
6.3. On fait passer un courant d’intensité I = 10,0 A : le dynamomètre indique 2,5 N.
Déterminer la valeur de la force électromagnétique qui agit sur la portion AB du cadre, ainsi que la
direction et le sens de cette force, et le sens du courant.
6.4. Quelle sera l’indication du dynamomètre si l’on inverse le sens du courant ? Justifier.
D
C
A
B
 (dirigé ver l’avant)
CHIMIE
I Production de dihydrogène
Le dihydrogène est un produit industriel très utilisé. Un des procédés employé pour le produire est le « reformage du gaz
naturel par la vapeur d’eau ». Il se déroule en deux étapes représentées par les équations chimiques (1) et (2). L’équation (3)
est le bilan représentant la transformation globale.
Équation (1) :
CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)
Q1
Équation (2) :
CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g)
Q2
Équation (3) :
CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) + 4H2(g) Q3
1°) Calculer l’énergie molaire de réaction Q1.
2°) Calculer l’énergie molaire de réaction Q2.
3°) Calculer l’énergie molaire de réaction Q3.
4°) On se propose de vérifier que si une réaction est la somme de réactions successives, son énergie molaire de réaction est la
somme des énergies molaires des réactions successives. Vérifiez cette affirmation sur l’exemple précédent.
Représenter les transformations successives en remplissant des rectangles contenant le système de départ, le ou les systèmes
intermédiaires et le système final : (un système chimique est l’ensemble des substances présentes au moment considéré,
affectées de leur nombre de moles)
Données :
liaison
H—H
F—F
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
H—N
H—S
DX-X
436
155
240
190
150
565
428
362
295
460
388
364
liaison
C—H
C—C
C=C
C—O
C=O
C=O
CO
C—Cl
C—Br
NN
N=O
O=O
DX-X
410
348
612
356
798*
708**
1090***
327
285
940
628
494
Énergies des liaisons en kJ/mol à 25 °C.
* : dans CO2 uniquement.
** : dans les composés organiques
oxygénés (aldéhydes, cétones, acides
carboxyliques).
*** : dans CO.
II Ordres de grandeur
Le méthanol CH3OH est un liquide qui bout à 64,5 °C sous la pression atmosphérique normale. À cette température il faut lui
fournir 37,4 kJ/mol pour le vaporiser.
1°) Quelle énergie faut-il fournir à une mole de méthanol liquide pour élever sa température de 25 °C à 64,5 °C ?
On donne la chaleur molaire du méthanol c = 81,6 kJ/°C/mol.
2°) Quelle est l’énergie mise en jeu pour vaporiser, à la pression normale, une mole de méthanol pris à 25 °C ?
3°) Déterminer l’énergie de cohésion de la molécule de méthanol à 25 °C, en kJ/mol.
4°) Comparer les énergies de cohésion intermoléculaire et intramoléculaire du méthanol.