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DEVOIR DE PHYSIQUE CHIMIE DE PREMIERE SCIENTIFIQUE DUREE : 2 heures EXERCICE N°1 : LE SATELLITE SPOT. Initié par la France à la fin des années 1970, le programme SPOT (Satellite Pour l’Observation de la Terre) s’est concrétisé depuis février 1986 par la mise en orbite de cinq satellites équipés de capteurs à haute résolution. Le dernier de la série, SPOT 5, de masse MS = 3000 kg, a été mis sur orbite le 4 mai 2002 depuis la base de lancement de Kourou par un lanceur Ariane 4. On va étudier le mouvement d’un point de SPOT 5 dans le référentiel géocentrique. Tous les satellites SPOT évoluent à une altitude h = 820 km, sur des orbites quasi circulaires. Sur le schéma ci-dessous, on a repéré les positions successives (notées Si) d’un point S du satellite aux instants ti. La durée qui s’écoule entre deux instants successifs est notée τ avec τ = 380,25 s. On donne le rayon de la Terre : RT = 6380 km I- 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. II- VECTEUR VITESSE INSTANTANEE D’UN POINT DU SATELLITE. Mesurer à la règle graduée la distance OS1 (en cm). Quelle distance, exprimée en mètres, cela représente-t-il dans la réalité ? Mesurer la distance S1S3 à la règle graduée. Quelle distance, exprimée en mètres, cela représente-t-il dans la réalité ? Calculer la vitesse instantanée du point S à l’instant t2. On la notera V2 et on l’exprimera en m.s-1. La valeur de la vitesse instantanée du point S changet-elle au cours du temps ? Justifier. Tracer précisément le vecteur vitesse instantanée, noté V2, du point S à l’instant t2. On prendra l’échelle 1 cm pour 2x103 m.s-1. On laissera apparaître les traits de construction. En vous aidant de la réponse à la question 5, tracer précisément le vecteur vitesse instantanée, noté V5, du point S à l’instant t5. On laissera apparaître les traits de construction. Le vecteur vitesse du point S varie-t-il au cours du temps ? VITESSE ANGULAIRE ET VITESSE LINEAIRE. On peut considérer que chacun des satellites SPOT effectue un mouvement de rotation à vitesse angulaire constante, notée ω. La période de révolution (durée nécessaire pour faire le tour de la Terre) des satellites SPOT est de 1h 41min 24s. 1. Calculer la période de révolution du satellite en secondes. 2. En déduire la vitesse angulaire ω de rotation du point S. 3. Rappeler le rayon r de l’orbite du point S. Donner la relation entre la vitesse linéaire V de rotation du point S autour de la Terre 4. Calculer la vitesse linéaire V de rotation du point S. Cette valeur est-elle en accord avec celle trouvée au I-3 ? EXERCICE N°2 : FORMULE DE CRISTAUX IONIQUES : 1) En justifiant, donner la formule statistique des solides ioniques constitués des ions suivants : a. Ca2+ et Clb. Al3+ et F- (ion fluorure) c. Fe3+ et SO422) Donner le nom de ces solides (Pour vous aider : le solide ionique NaNO3(s) se nomme nitrate de sodium). 3) Ecrire leur équation de dissolution dans l’eau. EXERCICE N°3 : DISSOLUTION DE COMPOSES MOLECULAIRES. On considère les molécules de dihydrogène H2, d’acide bromhydrique HBr et de phosphine PH3 représentées ci-contre. La molécule de phosphine a la forme d’une pyramide. 1) Dans ces molécules, les liaisons sont-elles polarisées ? Justifier. 2) Ces molécules possèdent-elles un caractère dipolaire ? (Indication : Br et P attirent plus les électrons d’un doublet que H) 3) Proposer une explication à la faible solubilité du dihydrogène par rapport à celles des autres gaz. EXERCICE N°4 : DISSOLUTION DE SULFATE D’ALUMINIUM : A l’aide d’une fiole jaugée de 100mL, on veut préparer une solution dont la concentration en ions aluminium Al3+ (aq) est [Al3+] = 0,10 mol.L-1. Pour cela on pèse une masse m(Al2(SO4)3) de sulfate d’aluminium anhydre Al2(SO4)3 que l’on introduit dans la fiole jaugée et que l’on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. 1) Calculer la quantité d’ions Al3+ présents dans cette solution. 2) Ecrire l’équation de dissolution du soluté dans l’eau. 3) Calculer la quantité n(Al2(SO4)3) de soluté (sulfate d’aluminium) dissous dans cette solution. On pourra s’aider d’un tableau d’avancement. 4) Calculer la concentration C en soluté dans cette solution. 5) Calculer la masse m de soluté à peser (Il faut penser à la relation entre concentration en soluté et concentration en ions). Données : en g.mol-1 : M(Al)=27,0 ; M(S)=32,1 ; M(O)=16,0 EXERCICE N°5 : SOLUTION DE CHLORURE DE COBALT (II) On introduit dans une fiole jaugée de volume V = 250,0 mL, une masse m = 1,19 g de chlorure de cobalt (II) hexahydraté CoCl2, 6H2O et on remplit la fiole avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. 1) Calculer la concentration molaire c en soluté de la solution S obtenue. 2) Ecrire l’équation de la dissolution du chlorure de cobalt (II) CoCl2. En déduire les concentrations molaires effectives des ions présents dans la solution. 3) Quel volume V0 de solution S faut-il prélever pour obtenir par dilution une solution S' de volume V’ = 100,0 mL et de concentration en chlorure de cobalt (II) c' = 4,00x10-3 mol.L-1. 4) Comment doit-on procéder (matériel utilisé, schémas) ? Données : en g.mol-1 : M(Co)=58,9 ; M(Cl)=35,5 ; M(O)=16,0 ; M(H)=1,0
