INTERROGATION DE PHYSIQUE – CHIMIE : CLASSE DE 2de
publicité
2de 3
DEVOIR SURVEILLE DE PHYSIQUE-CHIMIE
Exercice 1
N°6
Navette spatiale
Masse de la Terre : 5,98.1024kg
Rayon de la Terre : 6,38.103km
Constante de gravitation G=6,67.10-11N.m2.Kg-2
Une navette spatiale tourne autour de la Terre sur une orbite circulaire à une altitude de 250 km. Sa masse est de
1,8 tonne. Son mouvement est uniforme. Elle effectue 1 tour complet en 1h30min.
1- Quel est le référentiel choisi pour l’étude du mouvement de la navette ? Le référentiel géocentrique
2- Cette navette est-elle soumise à une force ? Pourquoi ?
D’après le PI, le mouvement n’est pas rectiligne uniforme donc la navette est soumise à une force.
3- Calculer la valeur de cette force. ( S’aider d’un schéma )
F = G×
M T × mnavette
( RT + h) 2
F = 6,67 ⋅10 −11 ×
5,98.10 24 ×1800
(6,38.10 6 + 250.10 3 ) 2
≅ 1,64.10 4 N
4- Représenter cette force à une échelle que vous préciserez.
5- Quelle est la vitesse de la navette sur son orbite ?
La distance parcourue vaut donc d = 2∏ R = 2∏ (RT + h)
vitesse = distance / temps
t = 1h30 = 5400 s
2π × ( RT + h) 2π × (6,38.10 6 + 250.103 )
v=
=
≈ 7714,36m.s −1
t
5400
≈ 27771,7 km.h −1
6- Si la gravitation disparaissait brutalement, quel serait le mouvement ultérieur de la navette ? Expliquer,
éventuellement avec un schéma.
D’après le PI, la navette n’étant plus soumise à aucune force, elle adopterai un mouvement rectiligne uniforme.
Exercice 2
Satellite
1- Comment s'appelle la trajectoire de S1 ? Une ellipse.
S2
S1
→
v
L
r
2- Si le satellite gravite indéfiniment autour de la Terre c'est parce que :
- il ne subit plus l'attraction de la Terre
- il tombe sans cesse sans jamais rencontrer la Terre
- la présence de la Terre l'empêche de continuer en ligne droite
-3 En les supposant lancés de la même position L, dire lequel a été lancé avec la plus
grande vitesse.
S2 plus rapide {
S1 plus rapide {
4- Dessiner les forces subies par les satellites S1 et S2 de la part de la Terre dans les positions représentées.
5- Pour un satellite décrivant une trajectoire circulaire de rayon r à la vitesse v, quand l'altitude (ou r) augmente on
constate que :
v diminue
{
v reste constant
{
v augmente
{
Exercice 3
Y voir clair ( questions 3, 4, 5, 7 à justifier – plusieurs réponses possibles )
1- Une mole d'un corps constitué de molécules c'est …
12 g de ce corps
6,022.1023 molécules
M grammes de ce corps
1,67.10-27 kg de ce corps
2- Le nombre d'Avogadro …
s'écrit NA
vaut 6,022.1023
s'écrit n
se mesure en mol–1
vaut 12,000 000...
est le nombre d'atomes dans 12 g de carbone 12
3- La masse molaire du nitrate de cuivre Cu(NO3)2 avec M(Cu)=63,5 g.mol-1 ; M(N)=14,0 g.mol-1 et M(O)=16,0 g.mol-1
vaut :
187,5 g.mol-1 {
125,5 g.mol-1 {
251,0 g.mol-1 {
243,5 g.mol-1 {
M = M( Cu ) + 2 * M( N ) + 6 * M( O)
Justification :
4- Le cuivre naturel est constitué de 69,1 % de cuivre 63 et de 30,9 % de cuivre 65. Trouver la masse molaire du
cuivre naturel.
69,1
30,9
−1
M=
× 63 +
× 65 = 63,618 g .mol
100
100
Justification :
5- L'iode a une masse molaire M(I) = 127 g.mol-1. Dans 5,08 g de diiode I2 on trouve une quantité n de diiode de :
4.10–2 mol
1
,5
2.10–2
mol
20 mmol
0,08 mol
Attention, il s’agissait de diiode.
m 5,08
n =
=
= 2.10−2 mol
M 254
Justification :
6- La formule donnant la quantité de matière n contenue dans un volume V de solution de concentration C est :
1
2
1
C
V
1
n= V
{
n=C {
n = C.V {
n = C.V
{
-1
7- Dilution : on prélève V1 = 10 mL d'une solution mère de concentration C1 = 1,0.10 mol.L-1 que l'on verse dans
une file jaugée de V2 = 50 mL. On complète au trait de jauge avec de l'eau distillée. La solution fille obtenue a une
concentration C2 de :
-1
5,0.10–2 mol.L {
2,0.10–2 mol.L-1 {
5,0.10-1 mol.L-1 {
2,0.10-3 mol.L-1 {
C1 V2
=
C2 V1 donc
Justification :
C1V1
C2 =
= 2.10−2 mol.L−1
V2
Exercice 4
Titanic
Un iceberg a un volume V = 5,0 x 10 3 m3. La masse volumique de la glace vaut μ = 910 kg. m –3
1- Déterminer la quantité de matière d’eau contenue dans cet iceberg.
m
μ=
V
3
6
9
donc m = μV = 910 × 5,0.10 = 4,55.10 kg = 4,55.10 g
m 4,55.109
n =
=
= 2,53.108 mol
M
18
2- En déduire le nombre de molécules d’eau contenues dans l’iceberg.
N = N A × n ≈ 1,53.1032
Données :
Masses molaires atomiques (en g/mol) : M(H) = 1,0 ; M(C) = 12,0 ; M(O) = 16,0
Exercice 5
Concentration
Au laboratoire, on dispose d'une éprouvette graduée de 1 litre et d'une solution de saccharose de concentration
molaire c = 0,10 mol/L. On introduit 50 mL de la solution de saccharose dans l'éprouvette graduée.
1- Jusqu'à quelle graduation de l'éprouvette doit-on ajouter de l'eau distillée pour que la concentration de la
solution obtenue soit de 2,50.10-2 mol / L ?
C1V1
V2 =
= 0,2 L
C2
On souhaite maintenant réaliser 500mL d'une solution de saccharose de concentration 2,50.10-2 mol / L.
2- Quel volume de la solution initiale faut-il introduire dans l'éprouvette graduée avant de compléter le volume à
500mL avec de l'eau distillée.
C2V2
V1 =
= 0,125 L
C1
