Exercices - Sciences Physiques au Lycée

Exercices
Seconde
ABBOU
Exercices Seconde
1
TABLE DES MATIERES
1.
PHYSIQUE ............................................................................................................................................................. 3
1.1.
UNITÉS ET ORDRES DE GRANDEUR .............................................................................................................................. 3
1.2.
ONDES .............................................................................................................................................................................. 6
1.3.
MOUVEMENT ET FORCES .............................................................................................................................................. 8
1.4.
LUMIÈRE ET SPECTROSCOPIE .................................................................................................................................... 18
1.5.
PRESSION ...................................................................................................................................................................... 24
1.6.
PHYSIQUE ET MATHS .................................................................................................................................................. 26
2.
CHIMIE................................................................................................................................................................. 27
2.1.
ATOMES ........................................................................................................................................................................ 27
2.2.
MOLÉCULES.................................................................................................................................................................. 29
2.3.
QUANTITÉ DE MATIÈRE.............................................................................................................................................. 31
2.4.
TRANSFORMATION CHIMIQUE................................................................................................................................... 33
2.5.
TRAVAUX PRATIQUES ................................................................................................................................................. 35
3.
DONNEES ............................................................................................................................................................ 37
3.1.
ATOMES ........................................................................................................................................................................ 37
3.2.
CONSTANTES................................................................................................................................................................ 37
3.3.
DONNÉES DU SYSTÈME SOLAIRE ............................................................................................................................... 37
3.4.
LUMIÈRE ....................................................................................................................................................................... 38
3.5.
FORMULES MATHÉMATIQUES ................................................................................................................................... 38
ABBOU
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2
1.
1.1.
1.
Physique
Unités et ordres de grandeur
Comparaison d’ordres de grandeur
Un touriste, au pied de la Tour Eiffel voit passer un petit papillon. Une fois attrapé et mesuré, le
papillon s’avère mesurer 1,2 cm. Lorsqu’on observe les ailes du papillon au microscope, on
constate qu’y vivent des petits organismes de 80 µm.
Sachant que la Tour Eiffel mesure 330 m, que le touriste mesure 1,85 m, comparer les ordres
de grandeur :
Du touriste et de la Tour Eiffel
Du touriste et du papillon
Des petits organismes et du papillon.
Que peut-on en conclure ?
2.
Comparaison d’ordres de grandeur
Une mouche se pose sur une table de la classe S21 à l’EJM.
Sachant que la mouche mesure 5,7 mm, que la table mesure 0,70 m, et qu’un des côtés de
l’EJM mesure environ 80 m comparer les ordres de grandeur :
De la table et de la mouche
De la table et de l’EJM
Que peut-on en conclure ?
3.
Comparaison d’ordres de grandeur
Comparer les ordres de grandeurs entre :
un être humain (1,7 m) et la Terre (diamètre 1,3 104 km)
une molécule (5,4 nm) et un globule rouge (7,3 µm)
paris (diamètre 10 km) et une voiture (longueur 3,5 m)
Que peut-on dire des deux dernières comparaisons ?
4.
Ordres de grandeurs
Un moucheron se pose sur la table du dîner. Le petit frère d’Auguste, élève de seconde à l’EJM,
se demande de combien il faudrait faire grossir ce moucheron pour lui faire atteindre la taille d’un
hélicoptère.
5.
Ordres de grandeurs
Annabelle observe les fourmis qui se déplacent dans la cour de son immeuble. Elle les trouve bien
petites en comparaison de sa propre taille. Elle se demande : « combien de fois faudrait-il que je
rapetisse pour devenir aussi petite qu’elles ? »
ABBOU
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3
6.
Ordres de grandeur
Si on fait grossir un atome de chlore jusqu’à ce que le rayon de son noyau atteigne la dimension
du rayon d’une balle de tennis de table (2,0 cm), à quelle distance du noyau de trouvent rejetés les
électrons ?
7.
Ordres de grandeur
Choisir la réponse exacte (sans justifier) :
a) Si le Soleil était une balle de 10 cm de diamètre, la Terre se trouverait environ à :
A/
1,5 m du Soleil
B/
15 m du Soleil
C/
1,5 km du Soleil
b) Si le Soleil était une balle de 10 cm de diamètre, la Terre aurait un diamètre d’environ :
A/
1 cm
B/
1 mm
C/
10 µm
8.
Ordres de grandeurs
Choisir la réponse exacte (sans justifier)
a) Si le noyau d’un atome devenait gros comme un ballon de football, à quelle
distance du noyau se trouveraient les électrons de l’atome ? :
A/
à 22 m
B/
à 22 km
C/
à 2,2 * 104 km
b) Une voiture parcourt 153 m en 11 s. Sa vitesse est de :
A/
14 m.s-1
B/
13,9 m.s-1
C/
13,91 m.s-1
9.
Conversion d’unités
Convertir les mesures suivantes en utilisant l’unité multiple ou sous multiple du mètre la plus
adaptée.
A = 25 *10-3 m
10.
B = 0,06 mm C = 37 * 10-7 m
D = 68 * 10-10 m
E =3,7*104 m
Conversion d’unités
Convertir les données suivantes en l’unité indiquée.
A = 300 m
D = 1,5 µm
ABBOU
en km
en cm
B = 2h et 30 min
en s
E = 6,4 * 102 nm en µm
C = 55 km/h
F = 6,5 * 103 km
en m/s
en m
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4
11.
Conversion d’unités et vitesse
Paul fait du vélo dans les allées du bois de Boulogne. Il se promène à vitesse constante (36 km/h)
le long d’un axe droit. Il constate qu’il parcourt la totalité de la ligne droite en 70 s.
1°/
Convertir la vitesse de Paul en m.s-1
2°/
Quelle est la longueur de la ligne droite ?
12.
Conversion d’unités et vitesse
1°/
Exprimer la vitesse d'une voiture de course (180 km/h) en m/s.
2°/
Cette voiture parcourt 1,5 * 102 m. Combien de temps met-elle?
13.
Chiffres significatifs (et conversion d’unités)
1°/
Mesurer l’épaisseur d’une pièce de 2 euros et l’exprimer avec le bon nombre de CS.
2°/
Mesurer l’épaisseur d’une feuille A4 et l’exprimer avec le bon nombre de CS.
3°/
Calculer la vitesse moyenne (en m/s) d’une voiture qui a parcouru
154 m en 11 s
180 m en 13 s
0,260 km en 4,5 s
0,45 km en 16,8 s
Convertir une de ces vitesses en km/h.
14.
Incertitudes
Trouver les incertitudes relatives des mesures suivantes.
(Rappel : lorsqu’on mesure une valeur A avec une incertitude absolue a, l’incertitude relative I R se
calcule ainsi : IR = a/A
ou, en pourcentage, IR’ = 100* a/A)
Longueur
Incertitude absolue (IA)
Incertitude relative (IR)
ABBOU
2,0 m
0,030 m
0,50 m
0,020 m
250 km
50 m
3,5 mm
2,3 µm
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5
1.2.
15.
Ondes
Caractéristiques d’une onde et vitesse du son
1°/
Les ondes sont des phénomènes qui possèdent une double périodicité.
Quelles sont les deux périodes associées à une onde ?
Réaliser des graphiques (pas des schémas, mais des courbes !) permettant
de représenter ces deux grandeurs.
2°/
Expliquer ce qu’est une onde sonore.
3°/
Michelle veut mesurer la vitesse des ultra-sons à travers de l’huile de moteur. Elle branche
un émetteur sur la voie 1 de l’oscilloscope, et un récepteur sur la voie 2 de l’oscilloscope. Elle place
l’émetteur et le récepteur dans un bain d’huile de moteur, les positionne face à face, et fait varier la
distance qui les sépare. Le document suivant est une capture d’écran de l’oscilloscope réalisée alors
que l’émetteur et le récepteur sont distants de 1,2 m.
A l’aide de la capture d’écran ci-dessus, calculer l’écart de temps entre l’émission du
signal par le l’émetteur et sa réception par le récepteur (sensibilité horizontale de l’oscilloscope : 0,1
ms/DIV)
Calculer la vitesse des ondes sonores dans de l’huile de moteur.
4°/
Elle utilise ensuite une autre méthode : un émetteur à ultra-sons ( f = 5,00 * 105 Hz) qui
envoie des ondes sinusoïdales. Elle constate sur l’écran de son oscilloscope que lorsqu’elle écarte
l’émetteur E du récepteur à ultra-sons R de 7,0 cm, le signal émis par E et le signal reçu par R se
décalent de 20 périodes.
Déterminer la vitesse des ondes sonores dans de l’huile de moteur.
Les valeurs obtenues aux questions 3 et 4 sont-elles concordantes ?
ABBOU
Exercices Seconde
6
16.
1°/
Période, fréquence et vitesse
Déterminer la période des signaux périodiques suivants.
En déduire leur fréquence.
2°/
Le document suivant représente un plan de coupe d’une houle à un instant précis.
10 m
2.1
Déterminer la longueur d’onde de cette houle.
2.2
Un bateau présent en mer lors du passage de cette houle effectue un mouvement
d’oscillation verticale. Sachant qu’il effectue 10 oscillations en 50 s, déterminer la période
temporelle de cette houle.
2.3
ABBOU
En déduire la vitesse de propagation de la houle.
Exercices Seconde
7
1.3.
17.
Mouvement et forces
Référentiel
Un pilote voiture fait le tour d’un circuit automobile parfaitement ovale.
Représenter la trajectoire du pilote :
Dans le référentiel de la voiture
Dans le référentiel du circuit.
Dans le référentiel d’un voyageur assis dans un train longeant un côté du circuit et se
déplaçant en ligne droite et à vitesse constante.
18.
Référentiel
Un cycliste du Tour de France roule sur une route horizontale à vitesse constante dans un
référentiel terrestre.
Décrire la trajectoire d’une main du cycliste accrochée au guidon :
Dans un référentiel terrestre
Dans le référentiel lié au guidon
Dans le référentiel lié à la roue avant du vélo
19.
Vitesse
On pose une bille sur une plaque horizontale, puis on lui donne une impulsion afin de la faire
rouler. Le document suivant représente la position de la bille toutes les τ = 0,10 s. Les photos one
été prises avec un appareil fixe par rapport au laboratoire.
d = 36 cm
Calculer la vitesse du centre de la bille.
Cette vitesse est-elle constante ?
ABBOU
Exercices Seconde
8
20.
Vitesse et vecteur vitesse
Le document suivant représente le mouvement d’une bille en acier qui roule sur une plaque quand
elle passe près d’un aimant.
Les photos ont été prises toutes les τ = 0,10 s avec un appareil fixe par rapport au laboratoire.
Si le point 1 est le premier point à
gauche de la photo, calculer la
vitesse de la bille aux points 5 et 7.
faudra expliquer la façon dont les
mesures ont été faites et dont les
calculs ont été faits).
(il
Le vecteur vitesse est-il constant au
cours du mouvement de cette bille?
21.
Mouvement et forces
Maxime travaille au laboratoire de chimie de l’EJM. Il doit apporter du matériel de chimie du rezde-chaussée vers le troisième étage. Il le place sur un chariot, et se dirige vers l’ascenseur.
Lorsque celui-ci ouvre ses portes, il pousse le chariot devant lui et entre. L’ascenseur se met en
route, et 25 secondes plus tard, ses portes s’ouvrent au troisième étage.
On souhaite étudier le mouvement du chariot lors de son ascension.
1°/
Donner le système d’étude.
2°/
Choisir un référentiel d’étude galiléen approprié.
La vitesse de l’ascenseur ne reste pas constante au cours du mouvement. Lors d’une première
phase, l’ascenseur se met en mouvement, puis, lors d’une seconde phase, il monte à vitesse
constante, et enfin, lors d’une troisième phase, il s’arrête progressivement si bien qu’on peut
décomposer son mouvement en trois phases distinctes.
3°/
Décrire la vitesse puis le mouvement du système lors de ces trois phases.
4°/
Que peut-on dire des forces extérieures s’exerçant sur le système lors de ces trois
phases (justifier) ?
5°/
Définir les forces extérieures s’exerçant sur le système, et représenter ces forces pour
chaque phase du mouvement sur trois schémas différents.
ABBOU
Exercices Seconde
9
22.
Trajectoire, vitesse et forces
La position d’un système (ponctuel) évoluant dans un référentiel galiléen a été enregistrée (figure
ci-dessous). Le système se déplace de gauche à droite (du point 1 au point 9 sur la figure).
Les caractéristiques de l’enregistrement sont les suivantes :
l’intervalle de temps séparant deux points est Δt = 0,10 s
1,0 cm sur la la figure ci-dessous représente 2,0 m dans la réalité
. . . .
.
.
.
.
1
1°/
.
9
Calculer la vitesse du système au point 3 et au point 7.
2°/
Représenter sur la figure le vecteur vitesse au point 3 (choisir et indiquer l’échelle des
vitesses).
3°/
Décrire le mouvement du système.
4°/
Que peut-on dire des forces extérieures s’exerçant sur le système au cours de son
mouvement (justifier) ?
ABBOU
Exercices Seconde
10
23.
Trajectoires, vitesse et forces
La trajectoire d’une balle de
tennis (lorsqu’elle franchit le
de la gauche vers la droite)
dans un référentiel terrestre
représentée ci-dessous.
L’intervalle de temps séparant
deux positions successives
 = 15 ms. Les axes des
abscisses et des ordonnées
gradués en mètres.
L’enregistrement comporte 16
points (le premier étant celui
situé en haut à gauche de la
trajectoire)
1,1
filet
1,05
est
1
0,95
vaut
0,9
sont
0,85
0,8
0
0,05
0,1
0,15
0,2
1°/
Qu’est-ce qu’un référentiel terrestre ?
2°/
Expliquer comment l’enregistrement de cette trajectoire a pu être réalisé.
0,25
3°/
Représenter (sur le graphe ci-dessus) les projections de cette trajectoire sur l’axe des
abscisses et l’axe des ordonnées.
4°/
Calculer la vitesse instantanée selon l’axe des abscisses aux points 2, 5, 11, et 14
Que peut-on dire de la trajectoire de la balle selon cet axe ?
5°/
Calculer la vitesse instantanée selon l’axe des ordonnées aux points 6, 9, 11 et 14.
6°/
Si le temps est compté à partir du point 1, au bout de combien de temps la balle arrive-t-elle
aux points 6, 9, 11, et 14 ?
7°/
Utiliser les réponses aux questions 5 et 6 pour tracer un graphe représentant la vitesse selon
l’axe des ordonnées en fonction du temps.
Que peut-on dire de la trajectoire de la balle selon cet axe ?
8°/
Décrire l’ensemble des forces extérieures qui s’exercent sur la balle de tennis.
9°/
A l’aide de la partie 1, que peut-on dire des forces qui s’exercent horizontalement sur cette
balle ? Justifier.
10°/ A l’aide de la partie 1, que peut-on dire des forces qui s’exercent verticalement sur cette
balle ? Justifier.
11°/
Les réponses aux questions 9 et 10 sont-elles cohérentes avec celle de la question 8 ?
12°/
A l’aide des résultats de la partie 1, calculer la vitesse instantanée au point 11.
13°/ Représenter le vecteur vitesse au point 11 sur la trajectoire ci-dessus (choisir et indiquer une
échelle adaptée).
ABBOU
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11
24.
Trajectoires, vitesse et forces
On donne ci-dessous la chronophotographie du mouvement du centre G d’un palet glissant sur
une patinoire plane et horizontale. Le temps entre chaque photographie est de T = 0,40 s.
(échelle : 1,0 cm représente 1,0 m):
G2
G3
G1
G4
G5
G0
G6
G7
1°/
Définir le système et le référentiel d’étude.
2°/
Calculer la vitesse moyenne entre les points G0 et G7.
3°/
Calculer la vitesse instantanée au point G2.
4°/
Comment peut-on qualifier la trajectoire entre les points G0 et G4 ?
Les forces extérieures s’exerçant sur le système se compensent elles ?
Faire l’inventaire des forces extérieures qui s’exercent selon vous sur ce système.
5°/
Comment peut-on qualifier la trajectoire entre les points G4 et G7 ?
Les forces extérieures s’exerçant sur le système se compensent elles ?
Les forces extérieures s’exerçant sur le système sont-elles les mêmes entre les points G0 et
G4 et entre les points G4 et G7 ?
ABBOU
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12
25.
Forces et mouvement
Un solide sur une table plate et horizontale est soumis à trois forces extérieures
représentées sur le schéma suivant (numérotées de 1 à 3)
1°/
L’une de ces
forces peut-elle être la
force
gravitationnelle
exercée par la Terre sur
l’objet ?
Si
oui,
laquelle ?
3
2
2°/
Les
forces
extérieures s’exerçant
le livre se compensentelles ?
(la
démonstration doit être
rigoureuse
et
peut
nécessiter d’utiliser une
règle graduée et un
crayon)
3°/
sur
1
Que peut-on en déduire quant au mouvement du livre dans le référentiel de la table ?
26.
Coordonnées des forces
Un système (en gris)
soumis à trois forces
F2, et F3) qui se
compensent.
Sachant
que
la
valeur de P est de
N, déterminer les
coordonnées
des
forces F1 et F2 (dans
repère représenté
le schéma)
est
(F1,
F2
F1
40°
22°
y
450
le
sur
P
O
ABBOU
x
Exercices Seconde
13
27.
Coordonnées des forces
Un système (en gris)
soumis à trois forces
F2, et F3) qui se
compensent.
Sachant que la valeur
P est de 450 N,
déterminer
les
coordonnées
des
forces F1 et F2 (dans le
repère représenté sur
schéma)
F1
de
70°
31°
le
y
F2
O
28.
est
(F1,
x
P
Equilibre d’une pancarte
Une enseigne de masse m = 55,0 kg est
immobile, suspendue par deux câbles accrochés
deux murs verticaux (α = β =20,0°).
1°/
Quelles sont les forces extérieures
exercées l’enseigne?
Représenter ces forces sur le schéma.
sur
α
β
2°/
Déterminer les valeurs T1 et T2 des
tensions des câbles en fonction de m, g et α.
Calculer les valeurs T1 et T2.
3°/
Les câbles peuvent-ils être horizontaux ? Pourquoi ?
Supposons maintenant que les deux angles ne
soient plus identiques (α > β) comme indiqué
dans le schéma ci-dessous :
α
4°/
Déterminer quelle est la tension la plus
grande?
ABBOU
β
Exercices Seconde
14
29.
Force gravitationnelle
1°/
Donner l’expression de la force gravitationnelle entre deux objets de masses respectives m1
et m2 et dont les centres sont distants de d (ne pas oublier de mentionner les unités).
2°/
Calculer la valeur de la force gravitationnelle exercée par le Soleil sur la Terre.
3°/
Comparer la valeur de la forces gravitationnelle exercée par la Terre sur le Soleil à la valeur
de la force trouvée à la question 2°/.
On place un objet sur la droite joignant le centre de la Terre et le centre du Soleil, entre la Terre et
le Soleil.
Réaliser un schéma et représenter les forces exercées par le Soleil et par la Terre sur l’objet.
A quelle distance de la Terre doit être l’objet pour que la force attractive exercée par le
Soleil sur l’objet soit égale à la force attractive exercée par la Terre sur l’objet ?
4°/
30.
1°/
Force gravitationnelle
Donner la définition du poids d’un objet sur Terre.
2°/
Rappeler l’expression de la force gravitationnelle entre deux objets de masses respectives
m1 et m2 et dont les centres sont distants de d.
Justifier l’unité de G.
3°/
Indiquer si les propositions suivantes sont vraies ou fausses (on justifiera précisément
lorsqu’une proposition est fausse. Je rappelle qu’un contre-exemple suffit à invalider une
proposition)
a)
La masse d’une pomme n’est pas la même sur Terre et sur la Lune.
b)
Le poids d’une pomme n’est pas le même sur la Terre et sur la Lune.
c)
Le poids est toujours perpendiculaire au sol.
4°/
ABBOU
Calculer la forces gravitationnelle exercée par :
La Terre sur un éléphant (de masse 1,5 * 103 kg) allongé sur le sol.
Un éléphant (même masse que le précédent) et un enfant posé sur son dos.
Que peut-on en conclure ?
Exercices Seconde
15
31.
Gravitation et satellite géostationnaire
Un satellite de la Terre est un objet qui tourne autour de la Terre. La Lune est le seul satellite
naturel de la Terre et tourne autour de la Terre en approximativement 29 jours. Un satellite est
qualifié de géostationnaire lorsqu’il met 24 heures pour effectuer une rotation complète autour de
la Terre.
1°/
Expliquer pourquoi un satellite géostationnaire semble immobile à un observateur sur Terre.
Quelle est la vitesse du satellite dans le référentiel terrestre ?
Sachant que l’altitude d’un satellite géostationnaire au-dessus de la surface de la Terre est
de 36 x 103 km, calculer sa vitesse moyenne au cours d’une rotation complète autour de la Terre
(dans le référentiel géocentrique).
Un satellite géostationnaire, de masse m = 1,5 tonnes se situe à une altitude h = 36 x 103 km de la
surface de la Terre.
2°/
Donner l’expression de la force d’attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur le
satellite. Calculer la valeur de cette force.
Une météorite de masse M = 1,5 x 105 kg passe à proximité du satellite (la distance la plus
petite séparant les centres du satellite et de la météorite est de d = 1,0 x 102 m).
3°/
Donner l’expression de la force d’interaction gravitationnelle s’exerçant entre la météorite et
le satellite, puis calculer la force maximale exercée par la météorite sur le satellite.
La trajectoire du satellite est-elle sensiblement modifiée par le passage de la météorite ?
(justifier précisément la réponse).
32.
Gravitation
On place un objet sur la droite joignant le centre de la Terre et le centre du Soleil, entre la Terre et
le Soleil.
A quelle distance de la Terre doit être l’objet pour que la force attractive exercée par le Soleil
soit égale à la force attractive exercée par la Terre ?
33.
Champ de gravitation terrestre
La Terre, qui possède une masse MT et un Rayon RT, exerce
une force gravitationnelle sur un objet de masse m, situé à
une altitude h par rapport à la surface de la Terre. Lorsque
l’objet est sur le sol (c’est-à-dire lorsque h = 0), cette force
s’exprime par F = m * g0, et lorsqu’il n’est plus en contact
avec le sol, l’expression devient F = m * g.
1°/
h
RT
Montrer que g0 = G * MT/RT2
2°/
Déterminer l’expression littérale de g en fonction de
G, MT, RT, et h.
 RT 

En déduire que g  g 0 
 RT  h 
2
3°/
Déterminer l’altitude h à laquelle g = g0/2
4°/
Tracer la courbe de g en fonction de h.
ABBOU
Exercices Seconde
16
34.
QCM général
Indiquer si les propositions suivantes sont vraies ou fausses (on justifiera précisément lorsqu’une
proposition est fausse. Je rappelle qu’un contre-exemple suffit à invalider une proposition)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
ABBOU
La masse d’une pomme n’est pas la même sur Terre et sur la Lune.
Le poids d’une pomme n’est pas le même sur la Terre et sur la Lune.
Le poids est toujours perpendiculaire au sol.
La Lune est immobile dans le référentiel géocentrique.
La trajectoire d’un système dépend du référentiel.
La vitesse d’un système ne dépend pas du référentiel.
Exercices Seconde
17
1.4.
35.
Lumière et spectroscopie
Réfraction à la surface de l’eau
Un rayon laser se propageant dans l’air heurte une surface plane et horizontale d’eau liquide.
L’angle incident est de 35°.
1°/
Faire un schéma de la situation
2°/
Calculer l’angle réfracté à l’intérieur de l’eau.
3°/
Un autre rayon se propageant dans l’air se réfracte dans l’eau avec un angle réfracté de
valeur ieau = 27°. Calculer la valeur de l’angle incident.
4°/
Le rayon laser heurte maintenant une surface plane d’un liquide inconnu. L’angle incident
vaut 26° et l’angle réfracté vaut 18°. Quel est l’indice de réfraction du liquide inconnu. Est-ce de l’eau
liquide ?
36.
Réfraction dans un prisme
On considère un prisme en verre dont la section est un triangle isocèle ABC en A
(l’angle BAC = 30°). On envoie un rayon de lumière monochromatique perpendiculairement à la
face AB. Le prisme possède l’indice de réfraction n = 1,5. L’air possède un indice de réfraction n =
1,0.
1°/
Prolonger sur la figure ci-contre le rayon jusqu’au point J
(point où le rayon arrive que le côté AC).
2°/
A
Calculer l’angle IJA.
I
3°/
Prolonger sur la figure ci-contre le rayon lorsqu’il sort du
prisme au point J, et représenter l’angle réfracté en J.
C
B
4°/
Calculer la valeur de l’angle réfracté en J.
5°/
Reprendre les questions 2°/ et 4°/ dans le cas où le triangle est équilatéral.
Le rayon peut-il ressortir par la face AC ? Conclure.
37.
Réfraction sous-marine
1°/
Un sous-marin envoie un rayon laser en direction de la surface de l'eau, qui est
parfaitement plane et horizontale (aucun vent). Le rayon sort de l'eau avec un angle de 50° avec la
verticale. Quel est l'angle que fait le rayon laser avec la verticale lorsqu'il est dans l'eau?
2°/
Lorsque la mer s'agite un peu, le rayon laser qui émerge de la surface de l'eau change de
direction en permanence, et il arrive même que pendant quelques instants, il disparaisse.
Expliquer ce phénomène.
ABBOU
Exercices Seconde
18
38.
Cuisine et réfraction
Gerald décide de préparer des frites de pomme de terre.
vers 2 litres d’huile d’arachide dans une grande
casserole, y verse les frites et utilise une cuillère en bois
pour bien les répartir dans la casserole. Il constate alors
sa cuillère en bois qui est droite et rigide donne
l’impression de se tordre lorsqu’elle pénètre dans l’huile si
bien qu’elle lui apparait comme une ligne brisée (voir la
photo ci-contre)
Il
que
1°/
A l’aide de quel phénomène physique peut-on
interpréter cette observation ?
Donner en quelques lignes une interprétation (5 lignes maximum)
2°/
Représenter à l’aide d’un schéma le trajet suivi par un rayon de lumière provenant de la
cuisine et pénétrant dans l’huile de la casserole (la surface de l’huile est plane et horizontale)
3°/
Si l’angle incident du rayon de lumière est de 56,0°, calculer l’angle réfracté dans l’huile.
39.
Effet d’optique dans une baignoire
Une pièce de deux euros posée au fond d'une baignoire remplie d'eau apparaît elle plus grande,
de même dimension, ou plus petite que lorsque la baignoire était vide ? Expliquer à l'aide d'un
schéma.
40. Fibre optique
Une fibre optique est un cylindre constitué :
d’un cœur central, fait d’un matériau d’indice de réfraction n1 = 1,62
d’une gaine entourant le cœur, faite d’un matériau d’indice de réfraction n2 =1,52
Des rayons de lumière, également appelées ondes électromagnétiques, se propagent à
l’intérieur du cœur de la fibre et transmettent de ce fait des informations d’un bout à l’autre de la
fibre.
Gaine: n2 = 1,52
α = 30°
Rayon incident
1°/
Coeur: n1 = 1,62
Gaine: n2 = 1,52
Rappeler les lois de Descartes à la réfraction.
2°/
Le milieu dans lequel se propage le rayon incident est l’air. Calculer l’angle réfracté à
l’intérieur du cœur.
3°/
Déterminer l’angle incident avec lequel le rayon frappe la gaine.
Ce rayon est-il réfracté dans la gaine ou réfléchi à l’intérieur du cœur ?
4°/
Déterminer l’angle incident maximal αmax au-delà duquel le rayon n’est plus confiné au sein
du cœur de la fibre optique (difficile).
ABBOU
Exercices Seconde
19
41.
Réfraction dans une goutte d’eau
L’eau est un milieu dispersif. Ainsi, son indice de réfraction
dépend de la longueur d’onde de la radiation qui la traverse
(pour une radiation rouge, nR = 1,3289, et pour une radiation
bleue, nB = 1,3403). Un rayon du Soleil vient heurter une
goutte d’eau (schéma ci-contre).
α
1°/
Représenter qualitativement le trajet des rayons rouge
bleu à travers la goutte d’eau.
et
2°/
Si α = 35,00°, calculer les angles de réfraction de ces deux rayons (l’indice de réfraction de
l’air vaut n = 1,0003 pour toutes les radiations).
Quel est le phénomène naturel qui est dû à cette propriété de l’eau ?
42.
Spectre d’émission
Une ampoule contient un gaz dont on présente le spectre d’émission
1°/
Quelle expérience doit on effectuer afin d’observer ce spectre d’émission ? (description de
l'expérience ET schéma))
2°/
Déterminez le nom du gaz contenu dans l’ampoule (il faut justifier)
On donne ci-dessous les principales raies d’émission des trois gaz suivants (en nm) :
Xénon : 418 ; 433 ; 446 ; 508 ; 529 ; 534 ; 542 ; 547 ; 598 ; 605 ; 610 ; 660
Hélium : 447 ; 471 ; 492 ; 501 ; 587 ; 668
Néon : 439 ; 443 ; 585 ; 597 ; 618 ; 640 ; 660
43.
Spectre d’émission
On dispose d’une lampe à vapeur de Mercure dont le spectre d’émission est donné ci-dessous.
1°/
Comment obtient on ce type de spectre ?
2°/
Donner les longueurs d’onde des différentes raies.
3°/
On dispose au laboratoire d’un filtre jaune, d’un filtre orange, et d’un filtre violet. A l’aide de
la lampe et d’un de ces filtres, peut-on obtenir une lumière pratiquement monochromatique ?
Quelle est la longueur d’onde de la radiation ainsi isolée ?
ABBOU
Exercices Seconde
20
44.
Spectre d’absorption
Le spectre d’absorption du Lithium est donné ci-dessous
1°/
Décrire l’expérience qui a permis d’obtenir ce spectre.
2°/
Déterminer les longueurs d’onde des raies absorbées par le Lithium (uniquement celle
comprises entre 450 nm et 700 nm).
3°/
Lorsque l’on jette dans une flamme une poudre contenant du Lithium, la flamme se colore
en rose fuchsia.
Comment interpréter cette observation ?
Quelle est la radiation monochromatique que l’on parvient à isoler lorsque l’on filtre la lumière
issue de la flamme avec un filtre de couleur rouge ?
ABBOU
Exercices Seconde
21
45.
Spectre d’émission et d’absorption
On donne quelques spectres d’émission.
Hydrogène : 653 nm et 486 nm
Sodium :
589 nm et 589,6 nm
1°/
Donner l’allure des spectres de raie d’émission de ces espèces.
2°/
Déterminer les couleurs de raies émises.
Une solution présente le
spectre d’absorption
suivant.
3°/
Quelle peut-être la
couleur de cette solution ?
Rigel, une supergéante
(A), Antarès une
supergéante rouge (B) et le
(C) présentent des
températures de surface
élevées. Ces températures
été relevées par un élève de
seconde (2 000 °C, 6 000
20 000 °C). Cependant,
l’élève a oublié de préciser
quelle étoile correspondait quelle température.
4°/
ABBOU
bleue
Soleil
très
ont
°C et
à
Quelle est la correspondance correcte entre les étoiles et les températures de surface ?
Exercices Seconde
22
46.
Radiations et température
La photographie représente la galaxie NGC
132. Elle a été obtenue au moyen d’un télescope très
performant. Le cœur de la galaxie apparaît jaune, les
étoiles de la première couronne apparaissent rouges,
alors que les étoiles qui sont très éloignées du centre
apparaissent bleues.
1°/
La couleur des étoiles permet de distinguer les
plus chaudes des plus froides ; expliquer pourquoi.
2°/
Indiquer où sont situées les étoiles les plus
chaudes, et les étoiles les plus froides.
3°/
La température des étoiles de cette galaxie va de 3500°C à 25000°C. Est-ce la température
du cœur des étoiles ? Sinon, préciser à quoi correspondent ces températures.
ABBOU
Exercices Seconde
23
1.5.
47.
Pression
Pression dans un gaz
Un gaz est enfermé à pression atmosphérique (1,013 bar) dans une enceinte de 2,5 L. La
température à l’intérieur de l’enceinte est d’environ 20°C.
1°/
Calculer le nombre de mole de gaz présent dans cette enceinte.
2°/
Le volume de l’enceinte est diminué à 2,0L sans que ni la température ni le nombre de mole
de gaz ne change. Quelle est la pression qui règne à l’intérieur du gaz ?
48.
Pression dans un liquide et dans un gaz
Un plongeur descend dans une eau salée de masse volumique ρ = 1,02 * 103 kg.m-3. La valeur de
la pression atmosphérique ce jour-là est de P0 = 1,00 * 105 Pa, et la température extérieure est de
20°C.
1°/
a)
Donner l’expression littérale de la pression P à l’intérieur de l’eau en fonction de la
profondeur d’immersion h.
b)
Représenter le graphique de l’évolution de la pression à l’intérieur de l’eau en fonction
de la profondeur d’immersion et calculer la valeur du coefficient directeur de la droite obtenue.
2°/
Quelle est la valeur de la pression à 80 m de profondeur ?
Le plongeur expire une bulle d’air de 10 mL alors qu’il se trouve à 80 m de profondeur. Le rayon
de la bulle est de 8,4 mm. Elle se met immédiatement à remonter vers la surface. On suppose que
tout au long de sa remontée, la quantité de matière de gaz contenu dans la bulle reste la même.
3°/
a)
Quel sera le volume de la même bulle d’air lorsqu’elle sera sur le point d’atteindre la
surface de l’eau ?
b)
Quel sera le rayon de la bulle d’air lorsqu’elle sera sur le point d’atteindre la surface
de l’eau ?
c)
Combien de moles de gaz cette bulle contient-elle ?
4°/
ABBOU
À quelle profondeur la pression sera-t-elle de 4,0 * 10 5 Pa ?
Exercices Seconde
24
49.
Force et pression
Un gaz est contenu dans un cylindre
(hauteur : H = 15,0 cm ; Surface : S = 80,0 cm2).
Un piston de masse négligeable recouvre la partie
supérieure du cylindre si bien que l’intérieur du cylindre est
hermétiquement fermé : aucun gaz ne peut ni entrer ni sortir de
l’intérieur du cylindre.
La pression à l’intérieur et à l’extérieur du piston vaut
P0 = 1,00 * 105 Pa
1°/
2°/
Calculer le volume du gaz contenu dans le cylindre
a)
en cm3
b)
en m3
a)
Calculer la force pressante exercée sur le piston :
par l’air situé à l’intérieur du cylindre (FP, int)
par l’air situé à l’extérieur au cylindre (FP, ext)
b)
Le piston est-il en mouvement ? Justifier.
Piston
h = 15 cm
2
S = 80 cm
Un objet de masse m = 20,4 kg est posé sur le dessus du piston.
Celui-ci s’enfonce légèrement et se stabilise. La hauteur du piston par
rapport à sa base est notée H’.
3°/
a)
b)
du cylindre.
c)
ABBOU
Expliquer qualitativement pourquoi :
Le piston s’enfonce
Le piston se stabilise
Calculer la valeur de la pression de l’air situé à l’intérieur
Objet
H’
En déduire la valeur H’.
Exercices Seconde
25
1.6.
Physique et maths
50.
Jeu de variables
P*V=n*R*T
Exprimer T en fonction de n, R, P, et V.
P = R * I2
Exprimer I en fonction de P et R.
1/R = 1/R1 + 1/R2
Exprimer R en fonction de R1 et R2.
m
m0
 c
1 v
4
V   R3
3
51.
2
Exprimer v en fonction de m, m0 et c.
Exprimer R en fonction de V.
Extraction par solvant
L’extraction par solvant est un processus consistant à extraire une espèce chimique X d’une
solution à l’aide d’un solvant extracteur, dans lequel cette espèce est davantage soluble que dans
la solution d’origine.
L’efficacité du processus est définie par le coefficient de partage K, qui est le rapport de la
concentration de l’espèce chimique dans le solvant extracteur ([X]E) sur la concentration de l’espèce
chimique dans la solvant d’origine ([X]O) : K 
X E
X O
Pour purifier une eau, on veut extraire X qui y a été introduit accidentellement. Pour cela, le
solvant extracteur est le cyclohexane. Le coefficient de partage de X entre le cyclohexane et l’eau
est K = 20,00.
On dispose d’un volume VE = 1,000 L de cyclohexane pour extraire n0 = 1,000 mol de X d’un
volume initial VO = 1,000 L d’eau.
1°/
Lorsqu’on « mélange » le volume VO de solution et le volume VE de cyclohexane, quelle
quantité de X parvient-on à en extraire ?
2°/
Lorsqu’on « mélange » le volume VO de solution et un volume de 500 mL de cyclohexane,
quelle quantité de X parvient-on à extraire ?
3°/
Quelle quantité de X parvient-on donc à extraire lorsqu’on procède en deux étapes :
Etape 1 :
on « mélange » 500 mL de cyclohexane avec VO, ce qui permet d’extraire une
certaine quantité de X dans les 500 mL de cyclohexane que l’on sépare alors de la solution
aqueuse.
Etape 2 :
on « mélange » à nouveau 500 mL de cyclohexane avec la solution aqueuse, ce qui
permet d’extraire une nouvelle quantité de X dans les nouveaux 500 mL de cyclohexane.
4°/
En combien d’étapes faut-il procéder pour parvenir à extraire 99,5 % du X en solution dans
l’eau ?
ABBOU
Exercices Seconde
26
2.
2.1.
52.
1°/
2°/
Chimie
Atomes
Composition, structure électronique
Pour chacune des entités suivantes :
Al
Ar
Na
Déterminer :
la structure électronique
la couche externe
le nombre d'électrons externes
Donner la structure électronique de
23
+
12
9
2+
11 Na
6C
4 Be
3°/
Donner un isotope de 188O
4°/
Donner la composition de 2040Ca2+
53.
Mg2+
F-
35 17 Cl
Liaisons covalentes et doublets non liants
Déterminer le nombre de liaisons covalentes ainsi que le nombre de doublets non liants pour chacun
des atomes suivants :
C
Cl
N
O
54.
Identification d’un isotope
1°/
Un atome de Chlore (Cl) possède une masse de 6,18 * 10-26 kg. De quel isotope s’agit-il ?
(il faudra impérativement justifier la réponse)
2°/
Combien un atome de Chlore possède-t-il d’électrons ?
En déduire le nombre de liaison(s) covalente(s) faite(s) par cet atome.
Représenter la formule de Lewis de la molécule de dichlore (Cl2)
55.
Isotope
Le Carbone présente de nombreux isotopes. Dans n’importe quel échantillon de Carbone présent
dans une matière vivante, on trouve une grande proportion de « Carbone 12 », mais également
une petite proportion de « Carbone 14 ».
1°/
Donner la définition du mot isotope
2°/
Sachant que le numéro atomique (valeur de Z) du Carbone est de 6, détailler la composition
d’un noyau de Carbone 14 et de Carbone 12.
3°/
Représenter le schéma d’un atome de Carbone 14 (on fera attention à représenter le bon
nombre de ses constituants).
ABBOU
Exercices Seconde
27
4°/
Quelle est l’ordre de grandeur de la taille de son noyau, et de la taille de cet atome ?
56.
Identification d’un élément
A partir des informations suivantes, déterminer la position et le nom de l’élément concerné dans la
classification périodique :
L’anion de l’élément X a pour structure électronique (K)2(L)8 et la charge QX de son noyau
est égale à 1,12.10-18C.
57.
Identification du numéro atomique
Un atome de Cuivre possède un noyau dont la charge est de 4,64 10-18 C. La masse de cet atome
est de 1,05 10-25 kg.
1°/
Rappeler la formule permettant de calculer de manière approchée la masse d’un atome. En
déduire la valeur de A pour cet atome.
2°/
A l’aide de la charge du noyau de cet atome, calculer le nombre de protons contenus dans
le noyau de cet atome. En déduire la valeur de Z pour cet atome.
3°/
ABBOU
En déduire la composition de l’atome (protons, neutrons, électrons).
Exercices Seconde
28
2.2.
58.
Molécules
Formule brute
Donner la formule brute des 6 molécules suivantes
Saccharose
Paracétamol
H
N
OH
HO
O
HO
OH
OH
O
O
O
HO
OH
OH
HO
59.
Formule topologique
Représenter la formule topologique de
H
H
H
H
H
H
O
H
H
H
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - OH
ABBOU
Exercices Seconde
29
60. Formule de Lewis
Donner la représentation de Lewis de :
O
O
, de
61.
, du dioxyde de carbone CO2.
Isomères
1°/
Parmi les molécules suivantes il y a deux molécules qui sont isomères. Lesquelles ? Donner
leur formule brute.
OH
O
O
OH
2°/
Déterminer (au moins) 8 isomères de formule brute C4H8O
3°/
Trouver 6 isomères ayant pour formule brute C4H7N (les noter en utilisant la notation
topologique)
62.
CRAM
Donner une représentation de CRAM de
CH3CH2OH
63.
CH3OH
Formules brutes possibles
Existe-t-il une molécule ayant pour formule brute C7H18 ? Pourquoi ?
ABBOU
Exercices Seconde
30
2.3.
64.
1°/
Quantité de matière
Applications simples
Calculer la masse molaire de
CuSO4
C3H8O
MnO4-
2/
Calculer la quantité de matière :
correspondant à 2,47 * 1021 atomes de C.
correspondant à 1,5 g de NaCl.
correspondant à 2,4 * 10-2 kg de CO2.
correspondant à 6,7 L de gaz O2 dans les conditions normales de T et de P.
de glucose (C6H12O6) dans 15 mL d’une solution aqueuse de glucose à la
concentration 2,7 * 10-1 mol.L-1.
de sel (NaCl) dans 50 mL d’une solution d’eau salée à la concentration 12 g.L-1.
3°/
25 mL d’une solution de concentration 4,2 * 10-3 mol.L-1, sont versés dans une fiole jaugée
de 100 mL. La fiole est ensuite complétée par de l’eau distillée jusqu’au rait de jauge. Quelle est la
concentration de la solution ainsi fabriquée ?
4°/
Donner une description succincte de la préparation de 50 mL d’une solution d’eau salée à la
concentration 3,6 * 10-1 mol.L-1 des deux façons suivantes :
Par dissolution de sel dans de l’eau distillée.
Par dilution d’une solution mère d’eau salée de concentration 0,90 mol.L-1.
65.
Sulfate de Cuivre Hydraté
On pèse une masse m1 = 5,00 g de sulfate de cuivre hydraté (sa formule chimique est : CuSO4, p
H2O où p est un nombre entier). Il est alors déshydraté à l’aide d’un bec Bunsen. La masse de
sulfate de cuivre déshydraté (CuSO4) est alors de m2 = 3,20 g.
1°/
Déterminer le nombre de mole de CuSO4 après déshydratation.
2°/
Déterminer la masse d’eau qui s’est évaporée, puis le nombre de mole d’eau qui s’est
évaporé.
3°/
ABBOU
Déterminer alors le degré d’hydratation, p, du sulfate de cuivre hydraté (CuSO4, p H2O).
Exercices Seconde
31
66.
Identification d’un gaz inconnu
Un ballon en verre indéformable (de volume V = 6,0 L) est totalement vidé grâce à une pompe
aspirante. On pèse ce ballon et on trouve une masse m0 = 117,0 g.
Un gaz pur inconnu est ensuite introduit dans le ballon. On pèse le ballon et on trouve
m1 = 124,0 g.
La température ainsi que la pression au sein de ce ballon rempli du gaz inconnu sont de 20°C et
1,013 105 Pa : le volume molaire est alors de Vm = 24,0 L.mol-1
1°/
Quel est le nombre de mole du gaz inconnu que contient le ballon ?
2°/
Quelle est la masse de du gaz inconnu contenu dans le ballon ?
3°/
Calculer la masse molaire des molécules suivantes (qui sont en phase gaz à la température
et à la pression de l’expérience) : N2, CO2, O2
4°/
En déduire la formule du gaz inconnu.
67.
Masse de l’air
1°/
Montrer que l’ordre de grandeur du nombre de mole d’air que contient la salle de classe est
de 104 mol (on détaillera le raisonnement ainsi que le calcul)
2°/
l’air.
Sachant que l’air est constitué de 80% de N2 et de 20% de O2, calculer la masse molaire de
3°/
Déduire des questions 1°/ et 2°/ la masse d’air contenue dans cette salle.
68.
Dissolution
On désire fabriquer une solution aqueuse de saccharose (C12H22O11) de 200 mL de concentration
C = 2,5 10-2 mol.L-1.
1°/
Quelle masse de saccharose doit-on peser pour faire cette solution ?
2°/
Quel matériel doit-on utiliser pour faire cette solution ?
69.
Dilution
Calculer la concentration d’une solution fille réalisée à partir de 10,0 mL d’une solution mère de
concentration 2,0 * 10-1 mol.L-1 et d’une fiole jaugée de 200 mL (il faut justifier la réponse).
Quel outil a-t-on utilisé pour prélever la solution mère ?
ABBOU
Exercices Seconde
32
2.4.
70.
Transformation chimique
Equilibrage d’équation
Equilibrer les équations bilan suivantes :
C4H10 +
O2
Fe
+
O2
H2
+
N2
Cu2+ +
Al
71.
=
=
=
=
CO2 +
Fe2O3
NH3
Cu
+
H2O
Al3+
Glycolyse
La glycolyse est un des moyens qu’a l’organisme d’assimiler le glucose (C6H12O6). Cette
réaction chimique où le glucose est le seul réactif, se produit dans le cytoplasme des cellules et
produit de l’acide pyruvique (CH3 – CO – COOH) ainsi que du dihydrogène (H2) sous forme de gaz.
1°/
Ecrire l’équation bilan équilibrée de la réaction.
2°/
Déterminer le nombre de mole de H2 produit lors de la transformation de 1,56 g de glucose.
3°/
Déterminer le volume de H2 que cela représente.
72.
Formation du Chlorure d’Argent
On mélange
10 mL d’une solution aqueuse de nitrate d’Argent (Ag+, NO3-) : CAgNO3 = 1,5 * 10-2 molL-1
avec 50 mL d’une solution d’eau salée (Na+; Cl-) de concentration en sel CNaCl = 3,0 * 10-3 mol.L-1.
Un solide blanc qui noircit à la lumière se forme, le Chlorure d’Argent (AgCl).
1°/
Ecrire et équilibrer l’équation bilan de la réaction chimique.
2°/
Déterminer l’état final du système.
3°/
Déterminer la masse de solide formé.
73.
Combustion du méthane
Le méthane (CH4) est un gaz à température ambiante. Sa combustion dans le dioxygène (O 2)
produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O), tous les deux sous forme gazeuse.
1°/
Ecrire et équilibrer l’équation bilan de la réaction.
2°/
Déterminer l’état final de la réaction lorsque l’on mélange 1,0 mole de méthane avec 2,0 mole
de Dioxygène
3°/
Déterminer la variation du nombre de mole de gaz lors de cette réaction chimique.
Quelle pourrait être la conséquence de cette variation si la réaction se produisait dans un
ballon hermétiquement fermé?
ABBOU
Exercices Seconde
33
74.
Combustion du propane
Le propane (C3H8) est un gaz à température ambiante. Sa combustion dans le dioxygène (O 2)
produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O), tous les deux sous forme gazeuse.
1°/
Ecrire et équilibrer l’équation bilan de la réaction.
2°/
Quelle quantité de Dioxygène faut-il pour effectuer la combustion totale de 3,0 g de propane?
3°/
Déterminer la variation du volume de gaz lors de cette réaction.
75.
Fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique du glucose est une réaction où le glucose (C6H12O6) se transforme en
éthanol (C2H6O) et en dioxyde de carbone (CO2) selon l’équation bilan suivante:
C6H12O6  2 C2H6O + 2 CO2
Elle permet de transformer le jus de raison en vin.
Un vin possède un degré d’alcool de 12,0° si dans 100 mL de vin, il y a 12,0 mL d’éthanol pur. Une
bouteille de vin contient 0,750 L de vin.
1°/
Montrer qu’une bouteille de vin à 12,0° contient n = 1,5 mol d’éthanol pur.
2°/
A l’aide de l’équation bilan, déterminer le nombre de mole de glucose qui a été nécessaire
pour produire cette quantité d’éthanol.
En déduire la masse de glucose qui a été nécessaire.
3°/
ABBOU
Quelle est le nombre de mole de CO2 qui a été formé?
Comment peut-on expliquer la formation de bulles dans le vin de Champagne?
Exercices Seconde
34
2.5.
76.
Travaux pratiques
Miscibilité
On mélange de l’huile et de l’eau dans un tube à essais. On constate que les deux liquides ne se
mélangent pas.
Faire un schéma de l’expérience.
1°/
2°/
Donner une méthode simple pour déterminer lequel des deux liquides se trouve au-dessus
de l’autre.
D’après votre expérience personnelle, quel est le liquide qui se trouve au-dessus ?
3°/
77.
Chromatographie
On cherche à identifier un médicament (noté X). Pour cela, on réalise une chromatographie sur
couche mince des 5 produits suivants : l’aspirine (notée A), l’acétaminophène (B), la caféine (C), la
phénacétine (D), et le médicament X
La plaque chromatographique a les dimensions suivantes : largeur = 8 cm ; hauteur = 12 cm ;
La ligne de dépôt est située 1 cm au-dessus du bas de la plaque chromatographique.
Après élution, les résultats suivants sont obtenus :
- le front de l’éluant (ou front de solvant) s’est arrêté à 1 cm du haut de la plaque
chromatographique.
-
Pour les références, on trouve :
Espèce chimique
Rf (rapport frontal)
-
Aspirine
0,85
Acétaminophène
0,50
Caféine
0,31
Phénacétine
0,72
Pour X, on trouve 3 tâches dont les Rf sont respectivement à 0,13 ; 0,50 et 0,86.
1°/
Faire un schéma légendé de la plaque chromatographique après élution à l’échelle 1/1 (on
justifiera la position d’au moins une tâche)
2°/
On dit que la chromatographie est une technique d’identification. Expliquer en quelques
lignes comment on peut identifier ce qui constitue le médicament X.
Quels sont les facteurs qui influencent la hauteur de migration d’une espèce chimique le long
d’une plaque chromatographique ?
78.
Chromatographie
Une chromatographie de deux pigments, l’un rouge, et l’autre bleu, est réalisée en laboratoire. La
distance parcourue par l’éluant à partir de la ligne de dépôt est de 14,1 cm, celle parcourue par le
pigment rouge est de 7,4 cm et celle parcourue par le pigment bleu est de 0,8 cm. Calculer les
rapports frontaux pour chaque pigment.
ABBOU
Exercices Seconde
35
79.
Dissolution, dilution…
Hervé dispose du matériel suivant :
Beaucoup de fioles jaugées de 20,0 mL, 50,0 mL, 100,0 mL, et 200 mL
Beaucoup de pipettes jaugées de 5,00 mL, 10,0 mL et 20,0 mL et d’une propipette
De béchers, d’une pissette d’eau distillée, de spatules, d’un entonnoir…
D’une balance (précise à 0,1 g près)
D’un récipient contenant du sel solide
1°/
Il veut préparer 200 mL d’une solution d’eau salée à la concentration massique de 10 g.L-1.
Indiquer succinctement (pas plus de 10 lignes) comment il doit procéder.
2°/
Son professeur lui demande maintenant de préparer une solution d’eau salée de 100 mL à
la concentration molaire de 2,5 * 10-1 mol.L-1
Quelle masse de sel solide doit-il peser afin de préparer cette solution ?
3°/
Son professeur passe à travers les rangs et ramasse tous les récipients contenant du sel
solide puis demande à ses élèves de préparer une nouvelle solution de 100 mL d’eau salée de
concentration 5,0 * 10-2 mol.L-1.
Indiquer succinctement (pas plus de 10 lignes) comment Hervé doit procéder.
ABBOU
Exercices Seconde
36
3.
3.1.
Données
Atomes
Classification périodique des éléments (3 premières lignes)
H
Li
Na
Be
Mg
B
Al
C
Si
N
P
O
S
He
Ne
Ar
F
Cl
Masses molaires
Elément
M
(g.mol-1)
Z
3.2.
H
1,0
N
14,0
Pb
207,2
C
12,0
O
16,0
Mn
54,9
K
39,1
Al
27,0
S
32,1
Ca
40,1
Cl
35,5
Na
23,0
Fe
55,8
Ag
107,9
Cu
63,5
1
7
82
6
8
25
19
13
16
20
17
11
26
47
29
Masses volumiques
Ethanol liquide:
Glycérine
Eau pure liquide :
3.3.
ρ = 0,79 kg/L
ρ = 1,26 kg/L
ρ = 1,00 kg/L
Huile d’olive ρ = 0,920 kg/L
Eau de mer ρ = 1,03 kg/L
Eau pure solide ρ = 0,90 kg/L
Constantes
Vitesse de la lumière dans le vide (et dans l’air):
c = 3,00 * 108 m.s-1
Volume molaire d’un gaz (A T = 20°C et P = 1,0 bar):
Vm = 24,0 L.mol-1
Constante de la gravitation universelle :
G = 6,67 x 10-11
N.kg-2.m2
Charge élémentaire : e = 1,6.10-19C
masse proton :
mp = 1,673 10-27 kg
masse neutron :
mn = 1,675 10-27 kg
masse électron :
me = 9,1 10-31 kg
3.4.
Données du système solaire
Masse de la Terre :
Rayon de la Terre :
Masse de la Lune :
Distance Terre-Soleil :
Masse du Soleil :
ABBOU
MT = 6,0 x 1024 kg
R = 6,4 * 103 km
ML = 7,35 x 1022 kg
DTS = 1,50 108 km
MSoleil = 1,97 1030 kg
Exercices Seconde
37
3.5.
Lumière
Indices de refraction
indice de réfraction de l'eau liquide:
indice de réfraction de l'air:
indice de réfraction du verre flint (pour λ = 750 nm):
indice de réfraction de l’huile d’arachide :
neau = 1,33
nair = 1,00
nverre = 1,59
n = 1,46
Longueurs d’onde et couleur
Violet
380 nm à 450 nm
3.6.
Vert
495 nm à 570 nm
Jaune
570 nm à 590 nm
Orange
590 nm à 620 nm
Rouge
620 nm à 750 nm
Formules mathématiques
Volume d’une sphère de rayon R : V = 4/3 * π * R3
ABBOU
Exercices Seconde
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