الفيزياء الفيزياء و الكيمياء الفهرس الموجات الميكانيكية المتوالية 2………………………………………………………………….. سلسلة رقم3…………………………………………………………………………………1: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة9……………………………………………………….... سلسلة رقم10………………………………………………………………………………...1: انتشار موجة ضوئية …………………………………………………………………………20 سلسلة رقم21………………………………………………………………………………..1: التنـــــــاقص اإلشعـــــــــــاعي 27………….……………………………………………………………. سلسلة رقم28………………………………………………………………………………..1: النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة 36…………………….………………………………………………. سلسلة رقم37……………….……………………………………………………………….1: ثنائي القطب)43…………….……………………………………………………………(R,C سلسلة رقم44…………….………………………………………………………………….1: ثنائي القطب )55…….…………………………………………………………………... (R,L سلسلة رقم56……………………………………………………………………………….1: الدارة RLCالمتواليـــــــة64…………………………………………………………………….... سلسلة رقم68……………………………………………………………....………………..1: الكيمياء التحوالت السريعــــــــة والتحوالت البطيئــــــة 82…………….……………………………………………. سلسلة رقم83……………….……………………………………………....………………..1: التتبع الزمني لتحول -سرعــــــــة التفاعل 82……………………………………………………………. سلسلة رقم83……...………………………………………………………………………...1: التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين96……………………….…………………………….. سلسلة رقم97………………….………..…………………………………………………..1.: حالة توازن مجموعة كيميائية96….………………….……………………………………………. سلسلة رقم83….…………………………………………………………………………….1 التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي………………………………………103….. سلسلة رقم104…..……...………………..…………………………………………………..:1 2 ملخص رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives 3 سلسلة رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives تمرين :1 تنتشر موجة طول حبل متجانس كتلته m=200gو طوله ،L=8mبسرعة ثابتة . v=2m/sتنطلق الموجة من Sطرف الحبل في لحظة نعتبرها أصال للتواريخ .يمثل الشكل أسفله مظهر الحبل في لحظة .t .1بين أن الموجة المنتشرة مستعرضة. .2حدد المدة الزمنية tالتي تستغرقها حركة نقطة ما من الحبل. .3في أي لحظة ستصل مقدمة الموجة إلى النقطة .Nاستنتج لحظة توقف النقطة Nعن الحركة. .4أوجد التأخر الزمني لحركة النقطة Nبالنسبة لحركة النقطة .S .5مثل مظهر الحبل عند لحظة .t1= 2,5s .6عين Tتوتر الحبل. تمرين :2 نحدث اشارة ميكانيكية عند الطرف الحر لحبل ،وذلك بتحريكه انطالقا من موضع توازنه Oفي اتجاه ’ YYمتعامد مع اتجاه ’ XXالذي يجسده الحبل الوثيقة ).(1 يبين منحنى الوثيقة ) (2تغيرات ) yM(tاستطالة نقطــة Mمن الحبل تبعد ب 21 cmعن .O .1 هل الموجة المنتشرة طول الحبل مستعرضة أم طولية؟ .2ما اللحظة tMالتي تصــل عندها الموجة إلى النقطــة ، Mعلما أن بداية حركة Oتتم عند لحظة نعتبرها أصل التواريخ؟ .3احسب سرعة انتشار الموجــة طول الحبل؟ .4ما المدة الزمنية التي تستغرقها حركــة M؟ .5ما المسافة بين مقدمة التشويه ومؤخرته؟ .6نعتبر نقطة Nمن الحبل أفصولها . xN=51 cm .1.6ما قيمــة τNالتأخــر الزمني للنقطة Nبالنسبة لـ M؟ .2.6ما اللحظة tNالتي تصل عندها الموجة الى النقطة N؟ تمرين :3تمرين موضوعاتي لتحديد السمك eألنبوب فوالذي ،ننجز التركيب المبين على الشكل جانبه .حيث يرساللباعث )(Eإشارة (موجة فوق الصوتية) ،يستقبلها مستقبل ).(R الباعث و المستقبل متصالن بمدخلي جهاز راسم التذبذب. يمثل الرسم التذبذبي على الشكل ،اإلشارة المرسلة من طرف الباعث واإلشارة المستقبلة من طرف المستقبل . .1حدد التأخر الزمني لوصول اإلشارة إلى المستقبل. .2أحسب سمك األنبوب . e نعطي: سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية: في الهواءV0 340m.s 1 : في الفوالذV 5800m.s 1 :4 سلسلة رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives تمرين :3تمرين موضوعاتي لتعيين سرعة انتشار الصوت في الهواء ،يحدث دارس انفجارا عند نقطة Mتوجد على مسافة d=153cmمن حاجز رأسي ،فيحصل بواسطة ميكروفون مرتبط براسم تذبذب ذاكراتي على المنحنى الممثل على الشكل (.)2 .1أعط تفسيرا لشكل المنحنى المحصل عليه. -1 .2باستغاللك المنحنى والمعطيات تحقق من أن سرعة انتشار الصوت في الهواء هيVa=340m.s : .3في تجربة ثانية ينتقل الدارس مع عدته التجريبية ،في اتجاه عمودي على الحاجز ،بسرعة ثابتة v0انطالقا من الموضع Mعند اللحظة t=0التي توافق لحظة االنفجار ليحصل على التسجيل الممثل على الشكل (.)3 .3.1في أي منحى يتحرك الدارس (يبتعد أم يقترب عن الحاجز)؟ علل جوابك. .3.2باستغاللك المنحنى والمعطيات السابقة أوجد v0سرعة حركة الدارس وعدته. شكل1 تمرين :4تمرين موضوعاتي مبدأ رادار مراقبة السرعة رادار مراقبة السرعة عبارة عن جهاز باعث و جهاز القط للموجات (موجات ضوئية) ،حيث يرسل الباعث إشارتين تفصل بينهما مدة زمنية ثابثة . t 1sيستقبل الالقط اإلشارة األولى بعد انعكاسها على سطح المتحرك عند الموضع M1بعد مرور مدة زمنية t1عن لحظة إرسالها ،ثم يستقبل اإلشارة الثانية بعد انعكاسها أيضا عند الموضع M2للمتحرك بعد مرور مدة زمنية t 2عن لحظة إرسالها .تعرض النتائج على وحدة معالجة إلكترونية حيت تعطي مباشرة سرعة المتحرك . .1أعط تعبير d1المسافة الفاصلة بين الرادار ) (Rوالموضع M1للمتحرك و كذا d2المسافة الفاصلة بين 5 سلسلة رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives الرادار والموضع M2للمتحرك ،بداللة cسرعة انتشار الموجة و المدة الزمنية t1و كذا . t 2 .2استنتج تعبير المسافة dالتي يقطعها المتحرك خالل المدة الزمنية . t t1 t 2 .3بين أن تعبير سرعة المتحرك هو : 2t .4تطبيق عددي :نعطي t1 2s c=3.108 m.s-1 VM c. t 2 1,8sأحسب . VM تمرين :5 في يوم عاصفي سمع شخص الرعد بعد مرور 3ثوان ٍ على مشاهدة البرق. أوجد المسافة الفاصلة بين الشخص والموضع الذي حدث فيه البرق. نعطي :سرعة انتشار الصوت في الهواءv 340m.s 1 : سرعة انتشار الضوء في الهواء: c 3.10 8 m.s 1 تمرين :6 يوجد أمام حائط رأسي ،وعلى مسافة l 8mمنه ،باعث للصوت ) (Eو مستقبل للصوت ) . (Rالمسافة الفاصلة بين )(R و ) (Eهي ( d=20mأنظر الشكل أسفله). يرسل الباعث ) (Eإشارة صوتية واحدة ،في حين أن الالقط ) (Rيستقبل إشارتين صوتيتين األولى آتية مباشرة من ) ، (Eوالثانية منع ِكسة على الحائط. .1أرسم تبيانة تبين فيها مساري الموجتين الصوتيتين. .2أي الموجتين تصل األولى إلى المستقبل؟ .3أحسب tالمدة الزمنية الفاصلة بين التقاط الموجتين الصوتيتين من طرف المستقبل. نعطي :سرعة انتشار الصوت في الهواءv 340m.s 1 : تمرين :7تمرين موضوعاتي عند حدوث الزالزل ينتشر نوعين من الموجات: Pموجات طولية تنتشر في األوساط الصلبة والسائلة؛ . Sموجات مستعرضة تنتشر في األوساط الصلبة فقط في جميع الحاالتتكون الموجات Pأسرع من الموجات .Sأثناء أحد الزالزل ،سجل مقياس الزالزل اإلشارتين التاليتين. .1اقرن اإلشارتين ) ( 1و ) ( 2بالموجتين Sو Pالموافقة لهما .2ثم الشعور بالهزة األرضية على الساعة العاشرة وسجلت بعد مرور 80sعلى حدوثها .حدد لحظة حدوث الهزة األرضية بمركز الزلزال -1 الموجة Pهي ،v =10km.sاحسب المسافة .3علما أن سرعة انتشار وجود مقياس الزلزال. بين مركز الهزة ومكان انتشار الموجة Sتابثة ،احسب سرعتها باعتبار .4بافتراض أن سرعة لحظة بداية الهزة األرضية عند مركز الزلزال أصال للتواريخ. تمرين :8تمرين موضوعاتي خالل تحركاته ، يرسل الوطواط موجات فوق صوتية و يستقبل صداها بعد انعكاسها على 6 سلسلة رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives األجسام المحيطة مما يمكنه من تحديد أبعادها و كذا حركتها بدقة عالية ...حيث يتمكن من رصد قطر خيط سمكه 0,1mmعلى بعد !!! 10mهذا ما أثبته العالم اإليطالي الزارو سباالنزاني سنة 1791 م ،حيث الحظ أن الوطواط يمكنه أن يهتدي لطريقه رغم فقدانه لبصره ،لكن ال يمكنه ذلك عند فقدانه لحاسة سمعه. الستكشا ف معالم بئر ،يرسل وطواط إشارة فوق صوتية ترددها ، 100kHz تنعكس هذه اإلشارة كلما صادفت سطحا فاصال بين وسطين ماديين مختلفين. يستقبل الوطواط ثالث إشارات للصدى كالتالي : الصدى األول بعد θ1=80msعن إرسال اإلشارة. الصدى الثاني بعد θ2=200msعن إرسال اإلشارة. الصدى الثالث بعد θ3=206 msعن إرسال اإلشارة. .1أحسب طول الموجة لهذه اإلشارة فوق الصوتية في الهواء ثم طول موجتها في الماء .هل يمكن أن نميز هذه اإلشارة بطول موجتها ،علل جوابك؟ .2فسر سبب استقبال الوطواط لثالث إشارات للصدى. .3أوجد كل من عمق الماء hو عمق البئر H .4وسع الموجة فوق الصوتية يتناقص حسب عمق الماء بسبب الخمود، بالنسبة لعمق hنكتبA A0 .e .h : مع A0الوسع البدئي للموجة و Aوسعها بعد قطعها المسافة hو μمعامل الخمود .نقبل أن الوطواط يمكنه التقاط موجات ذات وسع ال يقل عن .A0 . Amin=10-3أحسب hmaxالعمق القصوي الممكن أن يكتشفه الوطواط. نعطي :سرعة الموجة فوق الصوتية -4 -1 -1 . μ = 2,5 × 10 m v0=340m.sو في الماء v=1500m.s-1 :في الهواء تمرين :9تمرين موضوعاتي .Iمثل الشكل أسفله مظهر لسطح الماء في حوض موجات نُحدث فيه موجات دورية بواسطة هزاز ضبط تردده على القيمة .N=10Hz .1ما طبيعة هذه الموجات (طولية أم مستعرضة) ؟علل جوابك. .2اوجد طول الموجة .λ .3استنتج قيمة vسرعة انتشار هذه الموجة. .4تعبير سرعة انتشار موجة على سطح الماء هو: v g.h مع hعمق الماء و : g=10m.s-2شدة مجال الثقالة .عمق الماء في الحوض يساوي 16mmتحقق من قيمة . v .5صف حركة النقطة . M .6صف حركة النقطة Sمباشرة عند انطالق الموجة (بداية التجربة). .7أحسب المدة الزمنية Δtالتي تستغرقها الموجة كي تصل من المنبع Sإلى النقطة .A .8قارن الحالة االهتزازية للنقطة Mالحالة االهتزازية للنقطة Sمعلال جوابك. .9حدد عدد النقط الموجودة بين Sو Aالتي توجد على توافق في الطور مع .S .10نغير تردد الهزاز إلى قيمة ' Nتخالف ، Nفنالحظ أن الموجة تستغرق مدة ' Δtتخالف Δtكي تصل من المنبع S إلى النقطة .Aما هي الظاهرة التي تبرزها هذه التجربة؟ (علل اإلجابة). .IIنرسل نوتات موسيقية إلى مستمع يوجد على مسافة d=100mعن المنبع .تتميز كل نوتا من النوتات الموسيقية بتردد معين ،ونعتبر أن الهواء وسط غير مبدد للموجات الصوتية. .1هل تصل هذه النوتات إلى المستمع بنفس التأخر الزمني؟ علل جوابك. 7 الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives سلسلة رقم1: .2تصل النوتا " "Solذات التردد 392 Hzإلى المستمع بتأخر زمني ، τ =300msأحسب سرعة انتشار هذه النوتا في الهواء. .3أحسب طول موجة النوتا " "Miالتي تتميز بالتردد .330Hz .IIIفي أوائل القرن الماضي ،لتمكين ربان السفينة ،من معرفة المسافة التي تفصله عن الميناء ،كانت تستعمل التقنية التالية :بالميناء تُرسل محطة في آن واحد إشارتين صوتيتين إحداهما عبر الهواء و األخرى وسط الماء .تستقبل السفينة ،الموجودة على مسافة dعن الميناء ،اإلشارتين بواسطة جهاز استقبال مالئم حيث يُمكن من تحديد المدة الزمنية Δtالفاصلة بين لحظتي استقبال اإلشارتين. نعطي :سرعة انتشار الصوت في الهواءva=340m.s-1 : سرعة انتشار الصوت في الماءve=1500m.s- : .1 .3.1أي اإلشارتين تستقبل هي األولى؟ علل جوابك. .3.2اختر الجواب الصحيح من بين االقتراحات التالية: أ -الموجة الصوتية في الهواء طولية /مستعرضة. ب -الموجة الصوتية في الماء طولية /مستعرضة. .3.3أعط تعبير المسافة dالتي تفصل السفينة عن الميناء بداللة Δtو veو. va .3.4أحسب dعلما أن . Δt=4s .3.5أحسب التأخر الزمني τللموجة الصوتية بين لحظة انبعاثها من المحطة و لحظة وصولها عبر الهواء إلى جهاز استقبال السفينة. تمرين :2 نُحدث فرقعة عند نقطة Mتوجد على استقامة واحدة بين ميكروفونين ) (M1و (،(M2تفصل بينهما المسافة ،D=1m D تبعد النقطة Mبالمسافة dعن الميكروفون )،(M1بحيث 2 > .d الميكروفونان متصالن بالمدخلين Y1و Y2لجهاز راسم تذبذب ذاكراتي. نحصل على مظهر لشاشة راسم التذبذب ممثل على الشكل.1 .1الصوت موجة طولية أم مستعرضة؟ .2أرسم شكال مبسطا لهذه التجربة. .3بين أن تعبيرالتـاخر الزمني بين وصول الصوت إلى الميكروفون )(M1 و وصوله إلى الميكروفون ) (M2هو: D 2d v . .4أوجد قيمة التأخر الزمني . τثم استنتج المسافة . d عطي :سرعة انتشار الصوت في الهواء . v=340m.s-1 :الحساسية األفقية لراسم التذبذب هي: SX=0,5ms/div 8 سلسلة رقم1: الموجات الميكانيكية المتوالية Ondes mécaniques progressives 9 ملخص رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques 10 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques تمرين :1 يحدث الطرف Sلشفرة مهتزة بالتردد ، N 200Hzموجة مستعرضة متوالية تنتشر طول حبل متوتر .تمثل الوثيقة التالية مظهر جزء من الحبل بالسلم الحقيقي في لحظة تاريخها . t1 .1أعط تعريفا للموجة المستعرضة و الموجة المتوالية. .2اوجد قيمة الدور . T .3اوجد قيمة كل من طول الموجة و سرعة االنتشار .v .4علما أن أصل التواريخ اللحظة التي يبدأ فيها المنبع Sفي االهتزاز. أ .اوجد قيمة اللحظة . t1 ب .في أية لحظة تصل الموجة إلي النقطة . A T .5مثل مظهر الحبل عند اللحظات التالية ، : t2 0.0025s 4 . t3 t 2 T .l .6إذا علمت أن طول الحبل المستعمل يساوي ، l 2mو توتره يساوي ، T 2Nما هي كتلته مع m . v .7عندما نضئ الحبل بواسطة وماض .ماذا نالحظ في كل من الحاالت التاليتين: N e 99Hz , N e 100 Hz , N e 101Hz تمرين :2 نحدث بواسطة هزاز تردده ν=100Hzموجات متوالية جيبية على سطح سائل غير مبدد . تمثل الوثيقة جانبه مظهر سطح السائل عند لحظة معينة. .1أحسب Tدور الموجات. .2حدد طول الموجة ،علما أن المسافة الحقيقية dبين القطعتين Aو Bهي . d=6cm .3استنتج vسرعة انتشار الموجة. .4بين أن النقطة Pتهتز على توافق في الطور مع منبع الموجات ،Sثم أعط المسافة الحقيقية بين Sو.P .5حدد عدد النقط الموجودة بين النقطتين Sو Pالتي تهتز على توافق في الطور مع . S .6أحسب التأخر الزمني بين المنبع Sو أقرب نقطة من المنبع التي توجد على توافق في الطور مع S ماذا تالحظ؟ .7نضبط تردد الهزاز على القيمة . ' 125Hz .7.1ما قيمة سرعة انتشار الموجة في هذه الحالة؟ .7.2أحسب ' طول الموجة في هذه الحالة. .7.3بين أن النقطتين Sو Pليست على توافق في الطور في هذه الحالة. تمرين :3 نربط مكبر الصوت بمربطي المولد ذي التردد المنخفض GBFتردده . f = 2.0KHzنضع ميكروفونا عند موضع يبعد بالمسافة dعن مكبر الصوت .مكبر الصوت مرتبط بالمدخل X لكاشف التذبذب والميكروفون مرتبط بالمدخل Yكما يوضح الشكل أسفله نالحظ على شاشة كاشف التذبذب الرسم التذيذبي جانبه : حدد سرعة الكسح لكاشف التذبذب ب . μs/div .1حدد الفرق الزمني τب sبين المنحنيين .أعط تعبير Δtالتي ستغرقتها الموجة الصوتية لتصل الميكروفون بداللة τو fو nعدد صحيح طبيعي. 11 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques .2حدد الوسع المحصل عليه في المدخل ، Yعلل الجواب .للمدخلين Xو Yنفس الحساسية الرأسية . 100 mV/div .3نبعد الميكروفون تدريجيا من مكبر الصوت .فنحصل على توافق في الطور ،بالنسبة لموضعين متتاليين تفصلهما المسافة 1dو d2عن مكبر الصوت حيث . d2 - 1d = 16.5cmاستنتج طول الموجة λوسرعة الصوت . C 1.3عبر عن المسافة dبداللة λو Cو τو . n .2.3علما أن المسافة dمحصورة بين 30cmو ، 40cmاحسب قيمة d تمرين:sm4 ( نعطي سرعة انتشار الصوت في الهواء في ظروف التجربة v=340m.s شكل1 ). نصل مكبرا للصوت H.Pبمولد ذي تردد منخفض ، G.B.Fثم نضع ميكروفونان M1و M2على نفس محور التماثل األفقي لمكبر الصوت (أنظر ضبطت حساسيته األفقية الشكل )1حيث نصلهما بمدخلي جهاز راسم التذبذب ُ على .0,1ms/div .1ما وظيفة كل من مكبر الصوت و الميكروفونين؟ .2أوجد قيمة التردد fلمنبع الموجات الصوتية ،ثم استنتج الدور المكانية لهذه الموجة. .3تم الحصول على المنحيين الممثلين في الشكل 2بالنسبة لمسافة دنيوية شكل 2 dminبين الميكروفونين: .1.3حدد التأخر الزمني τبين لحظة وصول الموجة الصوتية إلى M1 و لحظة وصولها إلى . M2 .2.3استنتج قيمة . dmin .4نستمر في إزاحة الميكروفون . M2 1.4حدد المسافة d0بين الميكروفونين التي نحصل فيها ألول مرة على شاشة راسم التذبذب على منحيين على توافق في الطور. .2.4حدد المسافة d1التي نحصل فيها لثاني مرة على مظهر لشاشة راسم التذبذب مماثل للشكل . 2 .6نضبط تردد G.B.Fعلى القيمة ، f’=5kHzفنالحظ أن أصغر مسافة بين M1وM2 نحصل فيها على منحيين على توافق في الطور هي ، d 0' 6,8cmبين أن الهواء وسط غير مبدد للموجات الصوتية. تمرين sm:5تمرين موضوعاتي تصدر سيارة إسعاف إشارات صوتية منتظمة دورها T=2sو ترددها . N -1 .1في اللحظة التي تاريخها t0=0توجد السيارة على مسافة d2=10mمن مالحظ Bتابث . أحسب اللحظة t1التي تصل فيها اإلشارة األولى للمالحظ . Bنعطي سرعة انتشار الصوت في الهواء . -1 .2علما أن سيارة اإلسعاف تبتعد عن المالحظ بسرعة ثابتة قيمته ا . VE=20ms 12 -1 C=340ms الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques سلسلة رقم2: .1.2أحسب المسافة d2التي توجد بين سيارة اإلسعاف و المالحظ ثانيتين بعد اإلرسال األول . .2.2أحسب اللحظة t2التي تصل فيها اإلشارة الثانية للمالحظ . B 3.2أوجد تعبير الدور ’ Tلإلشارات الصوتية بالنسبة للمالحظ بداللة VE , Cو . Tاحسب قيمة ’T .4حالة سيارة اإلسعاف تقترب من المالحظ .Bأوجد تعبير الدور ’’ Tلإلشارات الصوتية بالنسبة للمالحظ بداللة , C VEو . Tاحسب ’’T تمرين:sm5 يُمثل الشكل ( )1أسفله خيطين ) (f1و) (f2مماثلين متوترين ييمر األول بالمجرى ذي الشعاع r1للبكرة والثاني بالمجرى ذي الشعاع r2حيث . r2=4r1 نشد الطرف الحر للخيط بشفرة معدنية ) (L1والطرف الحر للخيط بشفرة معدنية ) ، (L1الشفرتان مماثلتان يمكنهما االهتزاز تحت تأثير كهرمغنطيس .نمثل على الشكل مظهر الخيطين عند لحظة تاريخها . t=0,30sحيث أن المنبعين ) (S1و ) (S2يبدآن في االهتزاز عند اللحظة t0=0 .1عين طول الموجة للموجتين المنتشرتين على التوالي طول الخيطين ) (f1و).(f2 .2أحسب v1و v2سرعتي انتشار الموجتين طول الخيطين ) (f1و).(f2 .3هل يمكن الجزم أن الخيطين وسطين مبددين؟ علل جوابك. .4يُعبر عن سرعة انتشار موجة طول خيط مرن متجانس كتلته mوطوله lوتوتره Fبإحدى الصيغ التالية: m.l F v l.F m F l.m v v .4.1باعتماد التحليل البعدي عين الصيغة الصحيحة. .4.2استنتج العالقة بين F1و F2توتري الخيطين ) (f1و).(f2 .5لتكن M1نقطة من الخيط ) (f1و M1نقطة من الخيط ) (f2بحيث . S2M2 = S1M1 .5.1ما العالقة التي تربط المسافتين S1M1و S2M2مع λ2؟ .5.2ما المسافة المقطوعة من طرف كل من النقطتين خالل مدة زمنية تساوي دور اهتزاز المنبعين؟ في حياتنا اليومية نالحظ تغيرا في حدة الصوت (تردده) ،المنبعث من سيارة عندما تقترب أو تبتعد منا؛ تردد الموجة المستقبلة من طرف شخص يُخالف تردد الموجة المنبعثة من المنبع. يريد شخص تحديد تردد استقبال الموجات الصوتية النبعثة من سيارة تنتقل نحوه ،حيث يوجد بسيارة Aباعث لموجة صوتية دورية ترددها .N=400Hzتنتقل السيارة Aبسرعة ثابتة VA=120kmh-1نحو الشخص Bالذي يوجد في حالة سكون.نعطي :سرعة انتشار الموجة الصوتية في الهواء. V0=340m.s-1 : .1أوجد التعبير المسافة dالمقطوعة من طرف الموجة الصوتية خالل مدة زمنية تساوي دورها .T .2عند لحظة تاريخها ، tتوجد السيارة على مسافة Dمن الشخص ، Bفيُصدر الباعث الصوتي إشارة صوتية .أوجد تعبير اللحظة t1تاريخ وصول اإلشارة الصوتية إلى Bبداللة Dو V0و . t تمرين :6تمرين موضوعاتي الموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية ثالثية البعد يزيد ترددها على 20KHzالتستطيع أذن اإلنسان التقاطها تستغل في عدة مجاالت كالطب و الصيد البحري . -1ما الفرق بين الموجة الصوتية الموجة فوق الصوتية . -2فسر كيفية انتشار موجة صوتية في الهواء. انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء 13 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques على مسطرة مدرجة نضع باعثا Eللموجات فوق الصوتية ومستقبلين R1و R2لتلك الموجات بحيث يكون الباعث Eو المستقبالن على نفس االستقامة وفق المسطرة المدرجة .يرسل الباعث موجة فوق صوتية متتالية جيبية تنتشر في الهواء وتصل إلى المستقبلين R1و . R2تطبق اإلشارتان الملتقطتان من طرف المستقبلين R1و ، R2تباعا على المدخلين Y1و Y2لراسم التذبذب (الشكل .)1نعطي الحساسية األفقية لراسم التذبذب 6.10-6 s/div عندما يوجد المستقبالن R1و R2معا عند التدريجة ، 4cmنالحظ على شاشة راسم التذبذب أن المنحنيان الموافقان لإلشارتين الملتقطتين من طرف R1و R2متوفقين في الطور. نترك R1ثابت و نبعد R2وفق المسطرة المدرجة ،فنحصل على تالث نقطة يكون فيها المنحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R2على تعاكس في الطور مقارنة مع منحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R1عند التدريجة 6,55cm -3حدد المنحنى الموافق لالشارة الملتقطة من طرف المستقبل R1و R2مع التعليل -4حدد Tدور الموجة فوق الصوتية المستقبلة من طرف R1و R2و استنتج Nترددها -5حدد λطول الموجة للموجة فوق الصوتية و استنتج Vairسرعة انتشارها في الهواء -6نحتفظ بعناصر التركيب التجريبي في مواضعها ثم نزيح المستقبل R1يسارا حتى يصل التدريجة 5 ,02cmارسم ما سنالحظه على شاشة راسم التذبذب مع التعليل نستغل منبع الموجات فوق الصوتية السابق لتحيد تضاريس عمق البحر في اسفل طائرة تحلق على ارتفاع H=15,3mمن سطح البحر نضع مجس يحتوي على منبع ومستقبل للموجات الفوق الصوتية .يبعث المنبع رأسيا نحو قعر البحر موجات ذات مدة قصيرة بصفة منتظمة .تنتشر هذه الموجات في الهواء بسرعة Vairثم في ماء البحر بسرعة ثابتة .Veau=1500 m/sعندما تصل هذه الموجات الى قعر البحر ينعكس جزء منها نحو المنبع .يمكن قياس التاخر بين انبعاث الموجة واستقبالها من تحديد عمق البحر . hلدراسة عمق نحو النقطة Bذات البحر تتحرك الطائرة ببطئ وفق مسار مستقيمي من النقطة Aذات االفصول xA=0m االفصول ( xB =50mالشكل .)3بواسطة كاشف التذبذب يتم قياس التاخر الزمني Δtما بين لحظة انبعاث ولحظة استقبال الموجات (في التمرين نهمل الموجات المنعكسة على سطح الماء )يمثل (الشكل )4شاشة كاشف التذبذب عند وجود الطائرة في النقطة , Aيمثل احد المدخلين الموجة المنبعثة والثاني الموجة المستقبلة .الحساسية االفقية لراسم التذبذب20ms/div -7اقرن كل منحنى بالمدخل الذي يوافقه مع التعليل -8انطالقا من الشكل حدد التأخر Δtبين الموجة المنبعثة والموجة المستقبلة في النقطة . A -9عبر عن العمق hبداللة Δtو Hو Veauو .Vair -10يمثل (الشكل )5المنحنى) Δt=f(xالتأخر الزمني Δtبداللة االفصول xعند انتقال الطائرة من Aالى النقطة B باستعمال سلم مناسب مثل مخططا لقعر البحر بداللة .x تمرين:7 يحدث هزاز تردده Nبالطرف Sلحبل مرن افقي موجة مستقيمية متوالية جيبية .يمثل الشكل 1مظهر الحبل 14 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques حسب مستوى رأسي متعامد الحبل و يضم المحور ) (Oxعند لحظة t1و يمثل الشكل 2تغيرات استطالة المنبع S بداللة الزمن . -1عين قيمة طول الموجة و قيمة التردد Nو سرعة انتشار الموجة . -2نعتبر نقطة Mمن الحبل تبعد عن Sبالمسافة . SM=6cm أ) قارن حركتي Sو . M ب) مثل بداللة الزمن تغيرات استطالة النقطة . M -3نعتبر لحظة . t=45ms أ) مثل مظهر الحبل عند اللحظة . t=45ms ب) حدد عند اللحظة , tعدد نقط الحبل التي تهتز على توافق في الطور مع المنبع . S - 4نضيء الحبل بوماض تردد ومضاته Ne=49Hzفنشاهد الحبل في حركة ظاهرية بطيئة N . d قارن أ) بين أن تعبير المسافة الحقيقية drالتي تقطعها الموجة بين ومضتين تكتب على الشكل التالي : Ne r drو ثم استنتج منحى الحركة الظاهرية البطيئة . ب) استنتج بداللة N , و Neتعبير المسافة الظاهرية daالتي تقطعها الموجة بين ومضتين . ج) بين أن تعبير السرعة الظاهرية للموجة يكتب على الشكل التالي v a N - N e :ثم احسب قيمته تمرين sm:7تمرين موضوعاتي الموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية ترددها أكبر من تردد الموجات الصوتية المسموعة من طرف اإلنسان. تستغل الموجات فوق الصوتية في عدة مجاالت كالفحص بالصدى .يهدف هذا التمرين إلى دراسة انتشار الموجات فوق الصوتية و تحديد أبعاد أنبوب فلزي الباعث E المستقبل R1 المستقبل R2 أ -أعط تعريف الموجة فوق الصوتية ب -أعط تعريف الموجة الميكانيكية المتوالية. ج -أذكر الفرق بين الموجة الميكانيكية الطولية و الموجة الميكانيكية المستعرضة. -1انتشار الموجات فوق الصوتية في الماء * نضع باعثا Eومستقبلين R1 و R2للموجات فوق الصوتية div 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 في حوض مملوء بالماء، المستقبالن على نفس االستقامة وفق مسطرة بحيث يكون الباعث Eو مدرجة)1( . صوتية متتالية جيبية تنتشر في الماء وتصل إلى يرسل الباعث موجة فوق اإلشارتان الملتقطتان من طرف المستقبلين R1و المستقبلين R1و . R2تطبق Y2لراسم التذبذب. ، R2تباعا على المدخلين Y1و الشكـل 2 R2معا عند صفر المسطرة المدرجة ،نالحظ * عندما يوجد المستقبالن R1و على شاشة راسم التذبذب الرسم التذبذبي الممثل في الشكل ، 2حيث يكون المنحنيان الموافقان لإلشارتين الملتقطتين من طرف R1و R2على توافق في الطور. الحساسية األفقية لراسم التذبذب مضبوطة على . 5s div * نبعد R2وفق المسطرة المدرجة ،فنالحظ أن المنحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R2ينزاح نحو اليمين ،و تصبح اإلشارتان الملتقطتان من طرف R1و ، R2من جديد على توافق في الطور عندما تكون المسافة بين R1و R2هي . d 3cm -1-1أعط تعريف طول الموجة . v -2-1أكتب العالقة بين طول الموجة والتردد Nللموجات فوق الصوتية و سرعة انتشارها في وسط معين. -3-1استنتج من هذه التجربة القيمة veسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الماء 15 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques -2نحتفظ بعناصر التركيب التجريبي في مواضعها ( ) d 3cmو نفرغ الحوض من الماء فيصبح وسط انتشار الموجات فوق الصوتية هو الهواء ،عندئذ نالحظ أن اإلشارتين المستقبلتين من طرف R1و R2أصبحتا غير متوافقتين في الطور. -1-2أعط تفسيرا لهذه المالحظة. e -2-2أحسب المسافة الدنوية التي يجب أن نبعد بها R2عن R1وفق D فلـز المسطرة المدرجة لتصبح اإلشارتان من جديد على توافق في الطور، علما أن سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء هي: . va 340m.s 1 مجـس -3استعمال الموجات فـوق الصوتيـة لتحديد أبعاد أنبوب فلــزي مجس يلعب دور الباعث والمستقبل ،يرسل إشارة فوق صوتية اتجاهها عمودي على محور األنبوب الفلزي األسطواني الشكل ،مدتها جد هواء الشكل 3 وجيزة( ،الشكل .)3تخترق اإلشارة فوق الصوتية األنبوب وتنتشر عبره مقطع طولي ألنبوب فلزي و تنعكس كلما تغير وسط االنتشار ،ثم تعود إلى المجس ،حيث تتحول إلى إشارة كهربائية مدتها وجيزة. نعاين بواسطة راسم التذبذب ذاكراتي اإلشارتين المنبعثة والمنعكسة معا .يمكن الرسم التذبذبي المحصل أثناء اختبار أنبوب فلزي من رسم التخطيط الممثل في الشكل .4نالحظ حزات رأسية ( . P3 ، P2 ، P1 ، P0الشكل )4 : P0توافق اللحظة t = 0النبعاث اإلشارة. الوسع : P1توافق لحظة التقاط اإلشارة المنعكسة من طرف المجس. : P2توافق لحظة التقاط اإلشارة المنعكسة من طرف المجس. P0 الشكل 4 : P3توافق لحظة التقاط اإلشارة المنعكسة من طرف المجس. P1 سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية: P2 1 P3 في فلز األنبوب . vm 1,00.10 4 m.s 1 :في الهواء. va 340m.s : )t (μs -1-3أوجد السمك eلجدار األنبوب الفلزي. 0 6 7 257 -2-3أوجد القطر الداخلي Dلألنبوب. تمرين:8 نضع باعثا Eو مستقبلين R1و R2للموجات الفوق الصوتية في حوض مملوء بالماء ،بحيث يكون الباعث Eو المستقبالن على نفس اإلستقامة وفق مسطرة مدرجة. يرسل الباعث موجة فوق صوتية متتالية جيبية تنتشر في الماء و تصل إلى المستقبلين R1و . R2تطبق اإلشارتان الملتقطتان من طرف المستقبلين R1و ، R2تباعا ،على المدخلين Y1و Y2لراسم التذبذب .عندما يوجد المستقبالن R1و R2معا عند صفر المسطرة المدرجة ،نالحظ على شاشة راسم التذبذب الرسم التذبذبي الممثل في الشكل اعاله حيث يكون المنحنيان الموافقان لإلشارتين الملتقطتين من طرف R1و ، R2على توافق في الطور .الحساسية األفقية لراسم التذبذب مضبوطة على . 6,25µs/divنبعد R2وفق المسطرة المدرجة ،فنالحظ أن المنحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R2 ينزاح نحو اليمين ,و تصبح اإلشارتان الملتقطان من طرف R1و R2من جديد على توافق في الطور عندما تكون المسافة بين R1و R2هي d=3,75cm -1عرف الموجة فوق الصوتية .ما دور Tللموجات فوق الصوتية المدروسة ؟ -2أعط تعريف طول الموجة . ثم حدد قيمتها -3استنتج من هذه التجربة القيمة veلسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في المــاء . -4نحتفظ بعناصر التركيب التجريبي في مواضعها ) (d=3,75cmو نفرغ الحوض من الماء فيصبح وسط اإلنتشار هو الهواء .نالحظ أن اإلشارتين المستقبلتين من طرف R1و R2أصبحتا غير متوافقتين في الطور . -1-4أعط تفسيرا لهذه المالحظة . 16 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques -2-4أحسب المسافة الدنوية التي يجب أن نبعد بها R2عن R1وفق المسطرة المدرجة لتصبح اإلشارتان من جديد على توافق في الطور ،علما أن سرعة انتشار الموجات الفوق صوتية في الهواء va=340ms-1 -5نضع ،أمام الباعث Eو والمستقبل R1صفيحة فلزية بها فتحة في مركزها ، Fوعرض الفتحة يساوي a=1cm وطول الصفيحة كبير .يوجد Fو Eفي نفس المستوى األفقي .و Eو R1مرتبطين بخيط طوله 0.5m -1-5نحرك المستقبل R1في المستوى األفقي المار من، Fهل يبقى منحنى الموجة الملتقطة ثابتا ؟ -2-5نسمي αالزاوية بين المنظمي على الصفيحة والخيط الذي يميز االتجاه .FRنالحظ أن راسم التذبذب يشير إلى توتر منعدم عندما تساوي الزاوية . α = 48°حدد النسبة λ/aوقارنها مع قيمة ( αبالرديان ) الموافقة لوسع منعدم للموجة الملتقطة. -4-5نعيد نفس التجربة في الماء :هل تتغير النتائج ؟ -6السونار جهاز باعث والقط للموجات فوق الصوتية ,يستعمل في البواخر لتحديد المسافة بينها وبين قعر البحر من جهة وبينها وبين الحواجز التي من حولها من جهة ثانية .يبعث السونار موجات.ترددها N=40KHzثم يلتقطها بعد مرور المدة ،∆t=2sعلى آي مسافة يوجد قعر البحر بالنسبة للسونار. تمرين :9تمرين موضوعاتي غالبا ما تحدث الزالزل التي تقع في أعماق المحيطات ظاهرة طبيعية تدعى تسونامي ،و هي عبارة عن موجات تنتشر على سطح المحيط لتصل إلى الشواطئ بطاقة عالية و مدمرة .ننمذج ظاهرة تسونامي بموجات ميكانيكية متوالية دورية تنتشر على سطح الماء بسرعة vتتغير مع عمق المحيط hوفق العالقة v ( g.h)1/2في حالة المياه القليلة العمق مقارنة مع طول الموجة ) (λ>>hحيث الرمز λيمثل طول الموجة و gشدة الثقالة .نعطي g=10m.s-2ندرس انتشار موجة تسونامي في جزء من المحيط نعتبر عمقه ثابتا .h=6000m .1علل أن الموجات التي تنتشر على سطح المحيط مستعرضة. .2احسب السرعة vللموجات الميكانيكية المنتشرة على سطح الماء في هذا الجزء من المحيط. .3علما أن المدة الزمنية الفاصلة بين ذروتين متتاليتين هي T=18min،أوجد طول الموجة.λ .4في حالة λ>>hيبقى تردد موجات تسونامي ثابتا خالل انتشارها نحو الشاطئ .كيف يتغير طول الموجة λعند االقتراب من الشاطئ؟ علل جوابك. .5تمر موجة تسونامي بين جزيرتين Aو Bيفصل بينهما مضيق عرضه .d=100kmنفترض أن عمق المحيط بجوار الجزيرتين يبقى ثابتا و أن موجة تسونامي الواردة مستقيمية طول موجتها .λ=120kmانظر الشكل جانبه. .1.5هل تحقق شرط حدوث ظاهرة حيود موجة تسونامي عند اجتيازها المضيق؟ علل الجواب. .2.5في حالة حدوث الحيود : أعط ،معلال جوابك ،طول الموجة المحيدة أحسب زاوية الحيود تمرين :10تمرين موضوعاتي يتكون جهاز الكشف عن قعر البحر من مجس ) (sondeيحتوي على باعث Eومستقبل Rللموجات فوق الصوتية وجهاز للمراقبة يحتوي على شاشة لمعاينة تضاريس قعر البحر أو مكان تواجد مجموعة سمكية. يرسل المجس ،بكيفية منتظمة ،دفعة من الموجات فوق الصوتية ترددها N = 83kHzخالل مدة زمنية ∆t=36ms رأسيا في اتجاه قعر البحر.تنتشر هذه الموجات في الماء بسرعة ثابتة ، Veau 1500m.s 1وعند اصطدامها بحاجز- قعر البحر أو المجموعة السمكية -ينعكس جزءا منها ويرسل نحو المستقبل . -1عرف الموجة فوق الصوتية ،كيف تنتشر. -2احسب الدور Tو طول الموجة λلهذه الموجات فوق الصوتية. -3احسب Kعدد األدوار الذي تحتوي عليه هذه الدفعة. 17 الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques سلسلة رقم2: تحديد عمق البحر و مكان تواجد مجموعة سمكية. يمثل الشكل اسفله الرسم التذبذبي المحصل عليه خالل عملية ارسال الموجات فوق الصوتية و انعكاسها على قعر البحر أو المجموعة السمكية . -4حدد ماذا تمثل كل اشارة على الرسم التذبذبي . -5حدد التأخر الزمني بين لحظة انبعاث االشارة ولحظة التقاط اإلشارة المنعكسة من المجموعة السمكية ،احسب المسافة hبين الباخرة ومكان تواجد المجموعة السمكية . -6حدد التأخر الزمني بين لحظة انبعاث اإلشارة ولحظة التقاط اإلشارة المنعكسة من عمق البحر .احسب Hعمق البحر . تمرين :11تمرين موضوعاتي الموجات الصوتية -1لتحديد سرعة انتشار الموجات الصوتية في الهواء ننجز التركيب التجريبي اسفله والذي يضم - :الباعث E للموجات فوق الصوتية و تغذيته ،مستقبلين R1و ، R2راسم التذبذب ،مسطرة مدرجة. R2 )(Δ R1 GBF d div 0 شكـل 2 شكــل 1 تنبعث موجة صوتية متوالية جيبية من Eفتنتشر في الهواء لتصل إلى المستقبلين R1و R2اللذان تفصل بينهما مسافة d1=41cmو يوجدان على استقامة واحدة مع الباعث .يمثل الرسمان التذبذبيان الممثالن في الشكل( )2تغيرات التوتر بين مربطي كل ميكروفون .نعطي الحساسية األفقية لراسم التذبذب هي0,1ms div : -1-1حدد Tدور الموجات الصوتية المنبعثة من مكبر الصوت و استنتج Nترددها. - 2-1نزيح أفقيا الميكروفون R 2نحو اليمين إلى أن يصبح الرسمان التذبذبيان من جديد و ألول مرة على توافق في الطور ،فتكون المسافة بين R 1و R 2هي المسافة . d 2 61,5cm -1-2-1بين ان ، d2 - 1d =استنتج قيمة طول الموجة للموجة الصوتية. -2-2-1أحسب vسرعة انتشار الموجة الصوتية في الهواء. -3-2-1احسب التاخر الزمني الستقبال الموجة من طرف الميكروفونيين R 1و . R 2 الموجات فوق الصوتية -2الموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية ترددها أكبر من تردد الموجات الصوتية المسموعة من طرف اإلنسان، تستغل في عدة مجاالت من بينها : -1-2تحديد سمك طبقة جوفية من النفط 18 سلسلة رقم2: الموجات الميكانيكيــــــة المتواليــــــــة الدوريــــــة Ondes mécaniques progressives périodiques عند t=0نرسل موجة فوق صوتية مدتها جد و جيزة عموديا على السطح الحر للطبقة الجوفية من النفط –الشكل - 3 ينعكس جزء من الموجة الواردة على هذا السطح بينما ينتشر الجزء االخر في الطبقة النفطية الجوفية بسرعة v=1,3Km/sفتنعكس مرة ثانية عند القعر يمثل الشكل 4لحظات استقبال الموجتين المنعكستين. -1-1-2ماذا تمثل كل من الحزات P1و P2على الشكل . 4 -2-1-2اوجد قيمة Lسمك الطبقة النفطية . -2-2فحص جودة خرسانة لبناية نرسل بواسطة الباعث Eإشارات فوق صوتية تنتشر داخل الخرسانة سمكها e=60cmليتم التقاطها بواسطة المستقبل ( Rانظر الشكل .)5نعطي الحساسية االفقية Sx=20µs/div -1-2-2كيف تفسر اختالف سرعة انتشار الموجة باختالف جودة الخرسانة. -2-2-2احسب قيمة vسرعة انتشار الموجة فوق الصوتية في خرسانة . -3-2-2حدد جودة الخرسانة . 19 انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse 20 3:ملخص رقم سلسلة رقم1: انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse تمرين :1 .1نضيء شقا عرضه aبضوء أحادي اللون طول موجته في الفراغ ، λ=0,42μmفنالحظ أن عرض البقعة الضوئية المركزية المحصل عليها على شاشة تبعد بالمسافة D=1mعن الشق هو . L=8,4cm .1.1أثبت العالقة بين الفرق الزاوي θللبقعة المركزية و Lو . D .1.2أحسب عرض الشق . a .2نعتبر أن ، a=10μmنغير في التجربة السابقة المنبع الضوئي بآخر يعطي ضوءا أحادي اللون طول موجته '، λ فنالحظ أن عرض البقعة الضوئية هو . L'=9cm .2.1أحسب طول الموجة للضوء المستعمل في هذه الحالة. .2.2استنتج كيف يؤثر طول الموجة على ظاهرة الحيود. تمرين :2 ننجز تجربة حيود ضوء أحادي اللون طول موجته في الفراغ ، λعبر شق عرضه ، aفنحصل على بقعة مركزية عرضها Lعلى شاشة توجد على مسافة D=1,60mمن الشق .ليكن θالفرق الزاوي بين وسط البقعة المركزية 1 a وطرفها .نغير قيم aونسجل قيم الزوايا θالمحصل عليها .فنحصل على النتائج الممثلة على المنحنى جانبه ) ( f : .1بالنسبة ل ، θ=10-2radأحسب قيمة . Lنعطي L 2D . tan( ) .2أعط العالقة بين θو λو .a .3أحسب قيمة طول الموجة λللضوء أحادي اللون المستعمل. .4نريد الحصول على بقعة مركزية عرضها L'=2Lأحسب قيمة 'a للحصول على ذلك ،علما أن . a= 0,588.10-4m .5أحسب ' θالفرق الزاوي الموافق لعرض البقعة المركزية ' ، Lو استنتج قيمة عرض الشق ' aمبيانيا .ماذا تالحظ ؟ تمرين :3 .1تستعمل أشعة الالزر في مجاالت متعددة نظرا لخاصياتها البصرية والطاقية ،ومن بين هذه االستعماالت توظيفها لتحديد األبعاد الدقيقة لبعض األجسام .لقياس القطر dلخيط رفيع ننجز التجربتين التاليتين: نضيء صفيحة ) ( Pبها شق افقي عرضه a1بضوء أحادي اللون طول موجته منبعث من جهاز الالزر ،ثم نضع شاشة Eعلى المسافة D 1,6 mمن الشق ،فنشاهد على الشاشة Eمجموعة من البقع الضوئية ،بحيث يكون عرض ) (rad البقعة المركزية L 1 4,8 cm .1ارسم الشكل ؛ و أعط اسم الظاهرة التي يبرزها التجربة شكـــل 3 ,50 .2اذكر الشرط الذي ينبغي أن يحققه عرض الشق aلكي تحدث هذه الظاهرة. ,40 .3اكتب تعبير الفرق الزاوي بين بداللة L1و . D ,30 .4يمثل منحنى الشكل ( )3تغيرات بداللة . 1 a أ -كيف يتغير عرض البقعة المركزية مع تغير a؟ ,20 ب -حدد مبيانيا و احسب . a1 ,10 1 .5نزيل الصفيحة ) ( Pو نضع مكانها بالضبط خيطا رفيعا قطره dمثبت ) (m a 0 2.10 6.10 على حامل ،فنحصل على شكل مماثل للتجربة السابقة بحيث يكون 4.10 عرض البقعة المركزية . L 2 2,5 cmحدد . d تمرين :4 ترد حزمة ضوئية دقيقة أحادية اللون(ضوء أصفر) ،على قطرة ماء كروية الشكل بزاوية . i=30°معامل انكسار الماء بالنسبة لهذا اإلشعاع . nJ=1,325 .1أتمم مسار الحزمة الضوئية. 1 5 21 5 5 سلسلة رقم1: انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse .2أوجد تعبير DJزاوية انحراف الحزمة الضوئية بداللة زاويتي الورود األول و الورود الثاني وزاويتي االنكسار األول و واإلنكسار الثاني. .3أوجد قيمة DJزاوية االنحراف بالنسبة لهذا اإلشعاع. .4معامل انكسار الماء يتعلق بطول موجة اإلشعاع الذي يجتازه .ماذا يحدث عند استبدال الحزمة أحادية اللون بضوء أبيض؟ تمرين :5 -1بواسطة حزمة ضوئية أحادية اللون طول موجتها λ=633nmنضئ ثقب قطره a=170μmيوجد في مستوى رأسي ،نضع خلف الثقب وعلى مسافة D=2,2mشاشة (انظر الشكل ) ،يعبر عن الفرق الزاوي في هاته الحالة بـ1,22 . a =.θ .1ماذا تبرز ظاهرة حيود الضوء ؟ .2مثل على الشكل (بعد نقله ) الفرق الزاوي .θ .3عبر عن الفرق الزاوي θبداللة Dو Rشعاع البقعة المركزية )(tanθ=θ(rad .4احسب قطر البقعة المركزية .d .5نعوض منبع الالزر السابق بمنبع الزر أخر طول موجته ’ λفنحصل على بقعة مركزية قطرها d= 1,5cmما قيمة ’.λ .6ما هو العامل المؤثر على ظاهرة الحيود و الذي ثم إبرازه في هذه التجربة. .2يرد الشعاع الضوئي السابق األحادي اللون λ=633nmعلى الوجه األول لموشور متساوي األضالع مغمور في الهواء زاويته A°و معامل انكساره ،n=1,62بزاوية ورود iفينبثق منه بزاوية انكسار ’. i .1.2احسب القيمة الجديدة ’’ λلطول الموجة داخل الموشور. .2.2احسب الزاوية التي يجب أن يرد بها الشعاع الضوئي و يحقق زاوية االنكسار على الوجه األول تساوي زاوية الورود على الوجه الثاني. .3.2احسب Dزاوية انحراف الشعاع الضوئي. تمرين :5 نضع عموديا على الحزمة الضوئية لليزر طول موجته ( λ=633nmفي الهواء)على بعد سنتمترات من الليزر حاجز به شق افقي عرضه . aعلى شاشة توجد على مسافة D=3mمن الشق نشاهد بقع ضوئية تتوسطها بقعة مركزية عرضها .L =38mm -1ما اسم الظاهرة التي تبرزها هذه التجربة؟ و ماذا تبرز الظاهرة؟ ارسمها . .2عرف الفرق الزاوي θو أعط العالقة التي تحدده بداللة λو a .1.2بين انه بالنسبة النحرافات ضعيفة a=2 .λ.D/L؟ احسب a؟ .2.2كيف يتغير عرض البقعة المركزية مع عرض الشق a -IIنعوض الحاجز بموشور زجاجي معامل انكساره n=1.61بالنسبة لهذا اإلشعاع ,الشكل 2فنحصل على بقعة حمراء في الشاشة ,نعطي زاوية الموشور ’ A=30° .1ما طبيعة الضوء المبعث من الليزر ؟علل الجواب .2احسب التردد Nللضوء المنبعث من الليزر في الهواء و داخل الموشور ؟ 8 ,نعطي سرعة انتشار الضوء في الفراغ والهواء . C=3 .10 m/s .3احسب ' λطول الموجة لهذه الموجة الضوئية داخل الموشور؟ .4اعط العالقات االربعة للموشور . .5حدد كل من iزاوية الورود على الوجه االول و rزاوية االنكسار على الوجه االول و ’ rزاوية الورود على الوجه الثاني و ’ iزاوية االنكسار على الوجه الثاني .6احسب زاوية االنحراف Dللموجة الضوئية 22 انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse سلسلة رقم1: تمرين :6 يتغير معامل االنكسار nلزجاج الصلفي ) (cristalبتغير طول الموجة للضوء الذي يجتازه و ذلك حسب العالقة التالية : 15652 2 n( ) 1.74 مع λب). (nm .1أحسب معامل االنكسار nvبالنسبة للضوء البنفسجي ذي طول الموجة λ1=400nmو معامل االنكسار nrبالنسبة للضوء االحمر ذي طول الموجة . λ2 =750nm .2قم برسم مسار شعاع ضوئي أحادي اللون عند إجتيازه للموشور . 0 نعتبر أن معامل االنكسار للموشور هو nبالنسبة للضوء االحادي اللون و . A=50 .1.2أكتب العالقات االربع للموشور . 0 .2.2أحسب r1و r2و i2و Dعلما أن الضوء االحادي اللون المستعمل هو االحمر و الزاوية . i1=55 .3.2يرد على وجه الموشور تحت زاوية i1=550شعاع ضوئي فينبثق من الموشور شعاعان ضوئيان أحاديا اللون البنفسجي و االحمر .مادا نسمي هذه الظاهرة ؟ إعط تفسيرا لهذه الظاهرة . .4.2أحسب زاوية االنحراف بالنسبة لكل شعاع .إستنتج الزاوية بين الشعاعين تمرين :7تمرين موضوعاتي .1لتحديد سرعة انتشار الضوء داخل الليف البصري ننجز التجربة الممثلة في الشكل 1والمكونة من:جهاز الالزر ، ليف بصري طوله ، L=250mراسم التذبذب ،مستقبلين R1 و . R2يطلق جهاز الالزر ومضات طول موجتها λ=633nmعلى المستقبل R1لتنتشر داخل اليف البصري نحو المستقبل .R2نصل المستقبل R1بالمدخل Y1والمستقبل R2 بالمدخل Y2لراسم التذبذب فنحصل على الشكل .2تم ضبط جهاز راسم التذبذب كالتالي :الحساسية األفقية ,SH=0,25μs/div .1.1تعرف معلال جوابك على االشارتين. .2.1اعتمادا على الشكل 2حدد ∆tالمدة الزمنية الالزمة لكي div تقطع كل ومضة الليف البصري (من R1الى )R2 .3.1احسب Vسرعة انتشار الضوء في الليف البصري. .4.1استنتج nمعامل انكسار لب الليف ،الذي نعتبره متجانسا. شكل 2 .5.1كيف يتغير كل من التردد ,طول الموجة وسرعة االنتشار 8 1 عندما ينتقل شعاع الالزر من الهواء نحو الليف البصري .نعطي سرعة الضوء في الفراغ c 3.10 m.s تمرين :8تمرين موضوعاتي .Iنضع عموديا على الحزمة الضوئية لليزر طول موجته ( λ°=633nmفي الهواء)على بعد سنتمترات من الليزر حاجز به شق عرضه aفنالحظ على شاشة توجد على مسافة D 3mمن الشق نشاهد على الشاشة بقعة ضوئية مضيئة الشكل جانبه L =38mm.عرض البقعة المركزية .1ما اسم الظاهرة التي تبرزها هذه التجربة؟ ما طبيعة الضوء باالعتماد على المقاربة مع الموجات الميكانيكية؟ .2أعط العالقة التي تحدد الفرق الزاوي θبداللة λو a .1.2بين انه بالنسبة النحرافات ضعيفة a=2 .λ.D/؟ احسب a؟ .2.2كيف يتغير عرض البقعة المركزية مع عرض الشق a -IIنعوض الحاجز بموشور زجاجي معامل انكساره n=1.61بالنسبة لهذا اإلشعاع ,الشكل ’, 2فنحصل على بقعة حمراء في الشاشة .نعطي زاوية الموشور A=30° .1ما طبيعة الضوء المبعث من الليزر ؟علل الجواب .2احسب التردد Nللضوء المنبعث من الليزر في الهواء؟ ما قيمته داخل الموشور ؟ 23 سلسلة رقم1: انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse ,نعطي سرعة انتشار الضوء في الفراغ والهواء . C=3 .108 m/s .3احسب ' λطول الموجة لهذه الموجة الضوئية داخل الموشور؟ .4اعط العالقات االربعة للموشور . .5حدد كل من iزاوية الورود على الوجه االول و rزاوية االنكسار على الوجه االول ’ rو زاوية الورود على الوجه الثاني و ‘ iزاوية االنكسار على الوجه الثاني .6احسب زاوية االنحراف Dللموجة الضوئية ؟ .7بين في حالة نفس الموشور لكن زاويته هي A=50°يحدث انعكاس كلي للموجة على وجه الخروج للموشور. تمرين :9 تضئ حزمة الزر ) (lazerطول موجتها λ=633nmشقا أفقيا عرضه . aونع عموديا على مسار الحزمة شاشة على بعد مسافة Dمن هذا الشق (أنظر الشكل).نالحظ على الشاشة في االتجاه العمودي على الشق .بقعة مركزية مضيئة و بعض البقع ذات إضاءة أقل .لونها هو نفس لون ضوء الالزر . .1ما إسم الظاهرة المالحظة على الشاشة ؟ ماذا يمكن إستنتاجه بالمماثلة مع الموجات الميكانيكية ؟ .2ماذا تمثل الزاوية θ؟ إعط تعبيرها ؟ .3كيف يتغير lعرض البقعة المركزية عندما يتناقص aعرض الشق ؟ .4بإعتبار θصغيرة أوجد العالقة بين aو λو Dو . l .5إستنتج العرض aللشق االفقي نعطي l=38mmو . D=3m .6نعوض الشق االن بشعرة رقيقة فنالحظ نفس الشكل المحصل عليه سابقا بحيث يكون عرض البقعة المركزية l =2.6cmعند وضع الشاشة على مسافة . D=1.6mأحسب عرض الشعرة التي عوضت الشق . 0 .7نرسل االن حزمة الالزر السابقة عموديا على وجه موشور زاويته A=30يوجد في الهواء . .1.7هل ستنحرف الحزمة الضوئية من الوجه االول للموشور ؟ نعطي : .2.7ذكر بعالقات الموشور األساسية . معامل االنكسار للهواء nair= 1 : .3.7أحسب كال من iو rو ’ rو ’. i معامل االنكسار للموشور n=1.61 : .4.7أحسب زاوية االنحراف . D تمرين .sm:10تمرين موضوعاتي يتكون الليف البصري من اسطونة شفافة تسمى قلب الليف ) (cœurتحيط بها اسطونة اخرى شفافة كذلك لكن من مادة مختلفة يطلق عليها اسم الغشاء الشكل معامل االنكسار الهواءn0=1 معامل االنكسار غشاء الليف البصري n1=1,46 معامل االنكسار قلب الليف البصري n2=1,48 -1احسب سرعة انتشار الضوء في قلب الليف البصري -2ما الشرط الذي يجب ان تحققه الزاوية rلكي يحدث انعكاس كلي عند النقطة ،Iاستنتج الشرط الذي تحققه الزاوية ،i احسب قيمته القصوية imax -3نسمي الفتحة الرقمية ONلليف ،جيب ) (sinusزاوية الورود القصوية التي تمكن من ولوج االشعة الضوئية الى اللليف و انتشارها في القلب حتى االنبثاق من الطرف االخر .احسب قيمة ON -4بين ان الفتحة الرقمية تحقق العالقة التالية ON sin( imax ) n22 n12 : -5نعتبر شعاعا ضوئيا يلج قلب الليف البصري ذي الطول L=1m -1-5في حالة ورود منظمي ،i=0احسب t1المدة الزمنية التي يستغرقها الشعاع للخروج من الليف -2-5في حالة ورود ، i=imaxاحسب t2المدة الزمنية التي يستغرقها الشعاع للخروج من الليف ) n (n n -3-5بين ان الفرق بين المدتين السابقتين يمكن ان يكتب على شكل t t 2 t1 1 2 1احسب t n1.C 24 انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse سلسلة رقم1: -4-5عند مدخل الليف نضع صماما لليزر و الذي يبعث و مضات ضوئية ،هذه الومضات توافق معلومة رقمية .حدد المدة 𝝉 التي يجب ان تفصل بين ومضتين متتاليتين لكي ال تتراكب بعد خروجهما من الليف البصري تمرين .sm:11تمرين موضوعاتي حيود الضوء نضيء صفيحة بها شق رأسي عرضه 𝒎𝝁 a=100بضوء أحادي اللون طول موجته λ0=677nmمنبعث من جهاز الالزر ،ثم نضع شاشة E على المسافة D=2mمن الشق فنشاهد على الشاشة Eمجموعة من البقع الضوئية(انظر الشكل )1وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة الحيود . .1ماذا تبرز ظاهرة الحيود ؟ .2ماهو الشرط الالزم تحققه في aلكي تحدث ظاهرة الحيود ؟ .3اعط تعريف الفرق الزاوي 0, 5( .ن) .4اعط تعبير عرض البقعة المركزية Lبداللة λ0 ،Dو aثم احسب قيمته تحديد معامل انكسار الزجاج بالنسبة للضوء االحمر و االزرق نحتفظ بنفس التركيب التجريبي السابق و نضع بين الصفيحة و الشاشة مكعب من الزجاج حرفه Dانظر (الشكل )2 الوجه ABملتصق مع الصفيحة و الوجه CEملتصق مع الشاشة .باستعمال الضوئين األحمر و األزرق نحصل على النتائج المدونة في الجدول اسفله. الضوء المستعمل االحمر االزرق طول موجته في الفراغ (الهواء) λ0R=677nm λ0B=450nm عرض البقعة المركزية LR=16,82mm LB=10,78mm -5بين ان معامل انكسار الزجاج بالنسبة للضوء األحمر هو nR=1,61و بالنسبة للضوء األزرق هوnB=1,67 دراسة انتشار موجة ضوئية في المكعب نعتبر مكعب يتكون من وسطين شفافين و متجانسين شكل كل واحد منهما عبارة عن موشور قائم الزاوية في كل من Aو G P1 الموشور ABCمعامل انكساره بالنسبة للضوء األحمر n1R=1,332و بالنسبة للضوء األزرق n1B=1,339 P2 الموشور GBCمعامل انكساره بالنسبة للضوء األحمر n2R=1,612و بالنسبة للضوء األزرق n2B=1,671 ترد حزمة ضوئية رقيقة عموديا على الوجه ACللمكعب فيحدث لها انكسار أول عند النقطة Iثم تاني عند النقطة ’I 25 سلسلة رقم1: انتشار موجة ضوئية Propagation d'une onde lumineuse -6من بين األشعة 1و 2استنتج الشعاع األحمر و الشعاع األزرق علل جوابك -7بين هندسيا أن r=45°و اكتب قوانين ديكارت لالنكسار عند Iو ’ Iلشعاع األحمر -8احسب زاوية االنحراف Dلكل شعاع نعطي nair=1 : 26 ملخص رقم4: التنـــــــاقص اإلشعـــــــــــاعي Décroissance radioactive 27 ملخص رقم5: النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie تمرين :1 -Iامأل الجدول التالي بدون االستعانة بالجدول الدوري أو أية وثيقة أخرى : أوكسيجين هيليوم اسم العنصر .... 12 4 H1 رمز النواة 6 6 C 2 He 8 عدد البروتونات 8 8 عدد النوترونات 1 عدد النويات -IIاكتب معادالت التفتتات التالية باالستعانة بالجدول الدوري: . 222 βبالنسبة لنواة البوتاسيوم .1940K αبالنسبة لنواة الرادون Rn 86 210 137 αبالنسبة لنواة البولونيوم . 84 Po βبالنسبة لنواة السيزيوم Cs55 53 27 Co تمرين :2 10 3 14 15 12 .1نعتبر النظائر التالية . B ، N ، H ، O ، C 2 ... 1 lC35 17 20 37 β+بالنيبة لنواة الفوسفور. 1630P β+بالنسبة لنواة الكوبالت باالستعانة بالمخطط ) (N,Zالممثل جانبه ،حدد: .1.1النظائر غير المستقرة. .1.2نوع النشاط اإلشعاعي لكل نواة غير مستقرة. .2حدد بالنسبة للبور : 5 B .2.1عدد النظائر المستقرة. .2.2النظائر المشعة و نوع تفتت كل منها. تمرين :3 يعتبر التدخين من بين األسباب الرئيسية لسرطان الرئة ويرجع المفعول السرطاني للتدخين بال شك لتأثيرات , 28 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: كيميائية وبنسب قليلة لإلشعاعات النووية ,لكون دخان التبغ يحتوي على النظير Po 210 84 لعنصر البولونيوم المشع والذي يتميز بزمن عمر النصف . t1/2 138 jours .1عرف :النواة المشعة ,النظائر .2نواة البولونيوم إشعاعية النشاط , أكتب معادلة التفتت للنواة محددا النواة المتولدة من بين النوى التالية pb Ti 206 82 , 206 81 Ln 2 .3ذكر بقانون التناقص اإلشعاعي ,ثم بين أن : t1 / 2 ثم أحسب قيمته . .4عند تناول سيجارة واحدة يستهلك المدخن حوالي 1, 72.105نواة من نوى Po 210 84 أ -احسب النشاط اإلشعاعي الناتج من تناول هذه السيجارة بوحدة البكريل. ب -كم يصبح هذا النشاط بعد 15ساعة من تناول السيجارة . ج -علما أن المفعول اإلشعاعي للسيجارة يزول على جسم المدخن بعد إختفاء 99%من النوى البدئية أحسب الزمن الالزم لزوال مفعول هذه السيجارة ؟ تمرين :4 أصبح الطب النووي من بين أهم االختصاصات في العصر الحالي ،حيث يستعمل الطب النووي سواء في تشخيص أو في عالج بعض األمراض.ويعتمد على العالج باإلشعاع النووي لتدمير األورام السرطانية بقذفها 60 باإلشعاع المنبعث من الكوبالط 27 Co :60 .1أكتب معادلة تفتت نويدة الكوبالط ، 2760Coعلما أن النويدة المتولدة هي نويدة النيكل . ZA Ni 60 .2توصل مركز استشفائي بعينة من الكوبالط 27 Co كتلتها ، m0عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ،ثم انطلقت عملية تتبع تطورها عن طريق قياس نشاطها اإلشعاعي aعند لحظات مختلفة .يمثل الشكل جانبه منحنى الدالة ) . a f (t .2.1عين مبيانيا كل من عمر النصف t1 / 2للكوبالط و ثابتة الزمن . .2.2عين a 0النشاط البدئي للعينة ،ثم تحقق أن الكتلة الموافقة للعينة البدئية التي توصل بها المركز هي. m0 1g : .2.3نقبل أن العينة المتوصل بها تصبح غير فعالة في العالج عندم يصبح نشاطها . a 0,25a0حدد التاريخ t1الذي يلزم عنده تزويد المركز االستشفائي بعينة جديدة من الكوبالط . تمرين :5تمرين موضوعاتي يهدف هذا التمرين إلى تاريخ فرشة مائية ساكنه بواسطة الكلور ( .36الدورة العادية 2009م .العلوم الفيزيائية) تحتوي المياه الطبيعية على الكلور 36اإلشعاعي النشاط و الذي يتجدد باستمرار في المياه السطحي بحيث يبقى تركيزه ثابتا ،عكس المياه الجوفية الساكنة التي يتناقص تدريجيا مع الزمن. المعطيات: الكلور 36 النواة أو الدقيقة الرمز Cl الكتلة ب )(u 35,9590 36 17 النوترون n 1 0 1,0087 البروتون p 1 1 عمر النصف للكلور:36 t1 / 2 3.01.10 5 an 1u=931.5MeV.c-2 1,0073 29 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: .1تفتت نويدة الكلور :36 ينتج عن تفتت نويدة الكلور Clنويدة األرغون . Ar .1.1أعط تركيب نويدة الكلور . 1736 Cl .1.2أحسب ب MeVطاقة الربط لنواة الكلور .36 .1.3أكتب معادلة هذا التفتت اإلشعاعي. .2تاريخ فرشة مائية: -6 أعطى قياس النشاط اإلشعاعي ،عند لحظة ، tلعينة من المياه السطحية القيمة ، a1=11,7.10 Bqو لعينة أخرى لها نفس الحجم من المياه الجوفية الساكنة القيمة . a2=1,19.10-6Bqنفترض أن الكلور 36هو المسؤول الوحيد عن النشاط اإلشعاعي في المياه ،وأن نشاطه في المياه السطحية يساوي نشاطه في المياه الجوفية الساكنة لحظة تكون الفرشة المائية الجوفية والتي نأخذها أصال للتواريخ .حدد عمر الفرشة المائية الجوفية المدروسة. تمرين :6 24 24 نتوفر في لحظة ، t 0على عينة من الصوديوم 11 Na ( 11 Naإشعاعية النشاط ) كتلتها . m0يبين المنحنى جانبه تغير عدد النوى 2411 Naالمتبقية في العينة بداللة الزمن. N .10 20 .1أحسب . m0 .2عرف عمر النصف لنويدة مشعة ،وحدد قيمته. .3أوجد كتلة النوى المتبقية عند اللحظة . t 35h .4أوجد عدد نوى المتفتتة عند اللحظة t 13h )t (h 23 1 24 ، M ( 11ثابتة أفوكادرو N A 6.10 mol نعطيNa) 24 g.mol 1 : ؛ تمرين :7 .Iنعرض عينة من ذرات الفضة) 107 (Agإلى حزمة من النوترونات البطيئة فتلتقط كل نواة نوترون وتتحول إلى نواة المعطيات : فضة 108و التي تعتبر من النوى المشعة التي تصدر اإلشعاع . : 36 17 36 18 .1أذكر قانوني اإلنحفاظ اللذان يسمحان بكتابة معادلة التحول النووي . .2أكتب معادلة التقاط النوترون من طرف الفضة . 107 .3ما هي طبيعة اإلشعاع ؟ .4أكتب معادلة تفتت نواة الفضة 108محدد النواة الناتجة من بين النوى المعطاة في الجدول . IIـ نعتبر في اللحظة t = 0 sعينة من الفضة 108تحتوي على N0نواة المشعة و Nعدد النوى المتبقية في اللحظة t .1أكتب قانون التناقص اإلشعاعي . .2عرف زمن عمر النصف .t1/2 .3أوجد العالقة التي تربط بين زمن عمر النصف t1/2و تابثة النشاط اإلشعاعي ، λاستنتج وحدة . λ .4يعرف النشاط اإلشعاعي في اللحظة tبالعالقة dN dt )ln( a 46, 26, 06, 8,5 a 5,6 و التي تعبر عن عدد التفتتات التي تحدث في الثانية الواحدة . بين أن النشاط اإلشعاعي يمكن كتابيه بالشكل . a .N : ) t( s .5نعطي منحنى تغيرات ) ln(aبداللة الزمن ln(a) = . t 200 100 150 ). ƒ(t أ ــ أوجد المعادلة الرياضية للمستقيم . ب ــ هل تتوافق مع قانون التناقص اإلشعاعي ؟ علل إجابتك . ج ــ استنج من المبيان كل من λتابثة النشاط اإلشعاعي و كذا قيمة النشاط اإلشعاعي البدئي . a0 30 5,4 5,2 50 5,0 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: تمرين :8 نظير مشيع لعنصر التوريوم .تتفتت مصدرة اإلشعاع . النواة – 1أ -ما معنى نظير مشع . ب -ماهو تركيب نواة التوريوم المشع . جـ -اكتب معادلة التفتت اإلشعاعي لنواة التوريوم المشع مستعينا بالجدول أسفله –2أحسب عدد النوى 𝑁0المتواجدة في عينة من التوريوم كتلتها = 𝑚0 𝑔𝑚 . 1,0. 10−3 نعطي. 𝑚𝑛 = 𝑚𝑝 = 1,66. 10−27 𝑘𝑔 : – 3عند اللحظة 𝑡 = 0نتوفر على عينة 𝑂𝑁من نوى التوريوم المشعة يمثل 𝑁 المبيان في الشكل جانبه .تغيرات 𝑁 𝑛𝐿 −بداللة الزمن 𝑡 حيث 𝑁 عدد نوى التوريوم المشع عن اللحظة ).(t 0 أ -أكتب قانون التناقص اإلشعاعي . ب -عرف زمن عمر النصف . جـ -من المبيان أوجد تابثة التفتت اإلشعاعي وزمن نصف العمر لنواة التوريوم . تمرين :9تمرين موضوعاتي A .1نواة اليورانيوم U دقيقة النشاط αو ينتج عن تفتتها نواة التوريوم Z Th .1.1أكتب معادلة هذا التفتت محددا كل من Aو . Z A .2.1في مرحلة ثانية تتفتت نواة التوريوم ZAThإلى نواة البروتاكتينيوم Z Paمع انبعاث دقيقة . βأكتب معادلة هذا التفتت. .2تستمر عملية التفتت إلى أن نحصل في النهاية على نواة الرصاص المستقرة .1.2بما تسمى هذه المجموعة الناتجة عن تفتت نواة اليورانيوم . .2.2نعبر عن المعادلة الكلية لتحول نواة اليورانيوم إلى نواة الرصاص بما يلي : 238U 206Pb x 0e y 4He 92 82 1 2 أ -ماذا تمثل كل من xو .y ب -بتطبيق قانون صودي لإلنحفاظ ،حدد قيمة كل من xو y .3نعتبر عينة من صخرة قديمة عمرها هو عمر األرض الذي نرمز له بـ . ta يمكن قياس كمية الرصاص 206في العينة من تحديد عمرها وذلك اعتمادا على منحنى التناقص االشعاعي لنوى اليورانيوم 238يعطى المنحنى التالي عدد نوى اليورانيوم المتبقية في العينة بداللة الزمن . .1.3ما عدد النوى البدئية لعينة اليورانيوم N u 0 .2.3أوجد مبيانيا قيمة زمن نصف العمر لنوى اليورانيوم ثم استنتج ثابت الزمن .3.3باستعمال عالقة النشاط االشعاعي أوجد عدد النوى المتبقية عند t1= 1.5 . 10 9 ansثم تحقق بيانيا من هذه النتيجة . .4.3أعطى قياس عدد نوى الرصاص 206 الموجودة في العينة عند اللحظة ( taعمر األرض) . القيمة Npb= 2.5 . 1012 أ -اعط العالقة بين ( Npb، N u 0 ، N uالعينة تحتوي على اليورانيوم والرصاص 206بنسب ثابته عند )ta ب – استنتج عدد النوى N uاليورانيوم الموجودة في العينة عند اللحظةta ج -أوجد عمر العينة الصخرية أي عمر األرض . تمرين :10تمرين موضوعاتي .Iدراسة مخلفات إشعاعية: 2 -27 1u=931,5Me.V/c المعطيات1 u = 1,660 54.10 kg c = 3,00.108 m.s-1 : 227 90𝑇ℎ 238 92 31 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: .1an=365,25jours إسم النويدة أو الدقيقة إلكترون الرمـــز uالكتلة ب e 0 1 0,000 55 بروتون p 1 1 1,007 28 نوترون 1 0 n النبتونيوم 239 Np 1,008 66 239 93 239,052 90 األورانيوم 239 U 239 92 00 5239,05 .1حليب بقرة ملوث بمادة نشيطة إشعاعيا ذات عمر قصير: أعطت نتيجة قياس النشاط اإلشعاعي لعينة من هذا الحليب القيمة a=0.22Bqفي اللتر الواحد من الحليب .نعتبر أن 137 137هو .عمر النصف لنويدة السيزيوم 55 Cs النشاط اإلشعاعي للحليب يُعزى فقط إلى وجود السيزيوم 55 Cs . t1/2=30ans A – .1.2ما طبيعة الدقائق و .1.1ما طبيعة الدقائق α؟ مثلها على شكل . Z X +؟ .1.4عرف عمر النصف لعينة .1.3أعط عدد التفتتات التي تحدث في الثانية الواحدة في لتر واحد من الحليب. مشعة. .1.5أعط العالقة المعبرة عن قانون التناقص اإلشعاعي. ln 2 .1.6بين أن t1 / 2 Cs حيث أن تمثل ثابتة التناقص اإلشعاعي ،ثم استنتج قيمة ثابتة التناقص اإلشعاعي للسيزيوم 137 55 137المشعة في اللتر الواحد من الحليب. .1.7حدد عدد نويدات السيزيوم 55 Cs .1.8نأخذ كأصل للتواريخ لحظة قياس النشاط اإلشعاعي للحليب حيث أن . a=0.22Bqحدد المدة الزمنية الالزمة لكي يتبقى فقط 1%من هذا النشاط اإلشعاعي. .2المخلفات اإلشعاعية ذات عمر طويل: » البلوتونيوم Le plutoniumذو العدد الذري 94عنصر نشيط إشعاعيا ،يتميز بعمر النصف t1/2=2400ans .يوجد هذا العنصر في الطبيعة بكمية قليلة جدا .لكنه يتكون في قلب المفاعالت النووية عن طريق تفاعل متسلسل :عندما تكتسب نواة األورانيوم 238نوترونا واحدا لتتحول إلى نويدة األورانيوم ... 239 نويدة األورانيوم 239تحرر إلكترونا لتتحول إلى نويدة النبتونيوم ، 239هذه األخيرة بدورها تحرر إلكترونا لتتحول إلى البلوتونيوم « 239 Pu 239عن مجلة العلم و الحياة (Hors série n°225 de décembre 2003). Science & Vie .2.1أكتب معادلة التفاعل النووي التي تعبر عن اكتساب األورانيوم 238لنوترون. .2.2هل يمكن القول بأن األورانيوم 238و البلوتونيوم 238نظائر؟ علل جوابك. .2.3أكتب معادلة التفتت النووي لتحول األورانيوم 239إلى النبتونيوم . 239ثم معادلة التحول النووي للنبتونيوم239 إلى البلوتونيوم . 239 .2.4أحسب الطاقة المتبادلة مع الوسط الخارجي ،خالل تفتت نويدة األورانيوم 239إلى النبتونيوم . 239هل هذه الطاقة محررة أم مكتسبة من طرف المجموعة؟ علل جوابك . .2.5استنتج الطاقة المتبادلة مع الوسط الخارجي خالل تفتت 1gمن األورانيوم 239إلى النبتونيوم .239 .2.6يحرر احتراق 12gمن الكربون طاقة قدرها حوالي . 6eVأحسب كتلة الكربون الذي يجب إحراقه للحصول على الطاقة المكافئة لتفتت 1gمن األورانيوم 239إلى النبتونيوم .239 239 ( El ( 239طاقة الربط لنويدة األورانيوم 239و ) El ( 93 Npطاقة الربط لنويدة النبتونيوم .238 .2.7أحسب ) 92 U 32 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: .2.8حدد النويدة األكثر استقرارا من بين النويدتين تمرين :11 210 نويدة البولونيوم 84 Poإشعاعية النشاط ينتج عن تفتتها نويدة . 206 الرصاص 82 Pb .1أكتب معادلة تفتت هذه النويدة و حدد طبيعة نشاطها . .2ليكن Nعدد نوى البولونيوم 210في عينة ،عند اللحظة ، t يُمثل المنحنى أسفله تغيرات lnNبداللة الزمن .حدد مبيانيا : N0 .2.1عدد النوى البدئي للبولونيوم 210في العينة. .2.2ثابتة النشاط اإلشعاعي λللبولونيوم . 210 .3استنتج a0النشاط البدئي للعينة. .4اعتمادا على قانون التناقص االشعاعي ،حدد اللحظة t1التي يتبقي في العينة 37%من نشاطها البدئي .ماذا تُمثل قيمة اللحظة t1؟ .5تحقق مبيانيا من قيمة اللحظة . t1 تمرين :12تمرين موضوعاتي يُستعمل الثوريوم 23090Thلتأريخ المرجان والترسبات البحرية ألن تركيز الثوريوم على سطح الترسب الموجود في تماس 238المذاب في ماء البحر مع ماء البحر يبقى ثابتا لكنه يتناقص حسب العمق داخل الترسب.يُعطي األورانيوم 92 U التوريوم 23090Thمع انبعاث xدقائق αو yدقائق . β - .1.1أكتب معادلة هذا التحول النووي محددا قيمة كل من xو .y 238 .1.2نرمز لثابتة النشاط اإلشعاعي للثوريوم 230Thب و لثابتة النشاط اإلشعاعي األورانيوم Uب ' .بين أن 239 92 U النسبة )N ( 230Th ) N ( 238U و Np 239 93 ،معلال جوابك. تكون ثابتة عندما يصبح لعينة األورانيوم 238 وعينة من الثوريوم 230نفس النشاط اإلشعاعي ،حيث أن )N ( 230Th عدد نوى الثوريوم عند لحظة tو ) N ( 238Uعدد نوى األورانيوم عند نفس اللحظة .t 226 230 .2تتولد عن تفتت نواة الثوريوم 90Thنواة الراديوم . 88 Raأكتب معادلة هذا التفاعل النووي محددا طبيعة اإلشعاع المنبعث. .3نسمي ) N(tعدد نوى الثوريوم 230الموجود في عينة من المرجان عند لحظة tو نسمي N0عدد هذه النوى عند . t=0يُمثل ) N (t المبيان جانبه تطور النسبة N0 بداللة الزمن .اعتمادا على المبيان ،تحقق من أن عمر النصف للثوريوم 230هو . t1/2=7,5.104ans .4يُستعمل المبيان جانبه لتأريخ عينة من ترسب بحري .أحذت ،من قعر المحيط ،عينة لها شكل أسطوانة ارتفاعها . h أخد من القاعدة العليا لهذه العينة أنه يحتوي على كتلة mS=20μgمن الثوريوم ، 230و بين تحليل جزء ،كتلته ِ ، m أخد من القاعدة السفلى للعينة ذاتها ،أنه يحتوي فقط على كتلة mP=1,2μgمن الثوريوم .230 بين جزء له نفس الكتلة ِ نأخذ أصل التواريخ t=0حيث تكون كتلة الثوريوم 230هي . m0=mSأوجد ،بالسنة ،عمر الجزء المأخوذ من القاعدة. تمرين (:13الدورة العادية 2008مسلك العلوم الفيزيائية) تمرين موضوعاتي 24 .1نويدة الصوديوم 1124 Naإشعاعية النشاط وينتج عن تفتتها نويدة المغنيزيوم . 12 Mg .1.1أكتب معادلة تفتت نويدة الصوديوم ،وحدد طبيعة هذا اإلشعاع. .2.2أحسب ثابتة النشاط اإلشعاعي λلهذه النويدة علما أن عمر النصف للصوديوم 24هو .t1/2=15h .2فقد شخص ،إثر حادثة سير ،حجما من الدم .لتحديد حجم الدم المفقود نُحقن الشخص المصاب عند اللحظة ، t0=0 بحجم V0=5,00mLمن محلول الصوديوم 24تركيزه . C0=10-3mol.L-1 33 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie ملخص رقم5: .2.1حدد n1كمية مادة الصوديوم 1124 Naالتي تبقى في دم الشخص المصاب عند اللحظة .t1=3h .2.2أحسب نشاط هذه العينة. .2.3عند اللحظة ، t1=3hأعطى تحليل الحجم V2=2,00mLمن الدم المأخوذ من جسم الشخص المصاب كمية المادة n2=2,1.109molمن الصوديوم .24استنتج الحجم VPللدم المفقود باعتبار أن جسم اإلنسان يحتوي على 5,00Lمن الدم وأن الصوديوم موزع فيه بكيفية منتظمة. نعطي :ثابتة أفوكادرو .NA=6,02.1023mol-1 تمرين :14 208 نويدة التاليوم 81Tlإشعاعية النشاط . β .1أكتب معادلة تفتت هذه النويدة. 17 .2تبعث عينة من التاليوم ،عند اللحظة 3,08.10 ، t1دقيقة βفي الثانية .عند اللحظة ، t2=t1+10minتبعث نفس العينة 3,178.1016دقيقة β-في الثانية .أحسب ثابتة النشاط اإلشعاعي للتاليوم ، 208ثم استنتج عمر النصف . .3الكتلة البدئية للعينة هي . m0=37,1mgأحسب a0النشاط البدئي لهذه العينة. .4أوجد اللحظة ، t3التي تكون عندها كتلة الرصاص الناتج عن تفتت التاليوم 208هي . mPb=20,0mg . M ( Tl ) 208 g.mol 1 نعطيNa 6,02.10 23 : 208 81 .5قارن نشاط هذه عينة من التاليوم 3ساعات بعد تحضيرها مع النشاط اإلشعاعي لجسم اإلنسان (حوالي . )8000Bq ماذا تستنتج؟ تمرين :15تمرين موضوعاتي 1 23 1 الحجم المولي النظامي ، V0=22,4mol.L-1ثابتة أفوكادرو M( 1940 K ) =40g.mol ، NA=6,02.10 mol تتفتت نويدة البوتاسيوم 1940 Kلتعطي نويدة األرغون . 1840 Ar .1أكتب معادلة هذا التفتت النووي .وحدد طبيعة هذا اإلشعاع. .2علما أن عمر النصف للنويدة 1940 Kهو t1/2=1,5.109ansحدد قيمة λثابتة هذا النشاط اإلشعاعي. .2عينة من األحجار القمرية كتلتها ، m=1gتحتوي على 82.10-4cm3من غاز األرغون – في الشروط النظامية- وعلى 1,66.10-6gمن البوتاسيوم . 40 Kنُذكر بأن األرغون غاز أحادي الذرة. .1.2أحسب ) N(tعدد نوى البوتاسيوم 40 Kالمتبقية في عينة األحجار القمرية. 40 .2.2أحسب ) n(Arكمية مادة األرغون الموجود عينة األحجار القمرية ،ثم استنتج NArعدد نوى األرغون Ar الموجودة في هذه العينة ،وكذا NDissعدد نوى 40 Kالمتفتتة . .2.2كم عمر هذه العينة؟ 34 ملخص رقم5: النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie 35 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie سلسلة رقم1: تمرين :1 .1من بين نظائر الكربون نجد Cو . C .1.1أحسب بالنسبة لنواة 146Cالنقص الكتلي ثم طاقة الربط ) El (146Cب ، MeVواستنتج Eطاقة الربط بالنسبة لنوية. 14 12 12 12 و 6C .1.2طاقة الربط بالنسبة لنوية 6 Cهي El ( 6 C ) 7.68Mev / nucléonاستنتج النواة األكثر استقرارا من بين 6 C . .2يتكون الكربون 14في الطبقات العليا للغالف الجوي بعد اصطدام نوترون بذرة آزوت حسب المعادلة: 1 14 1 14 6C + 1H 7N + 0n .2.1أحسب طاقة هذا التفاعل. .2.2مثل الحصيلة الطاقية باستعمال مخطط الطاقة .وبين أن ) E El ( N ) El ( Cثم استنتج طاقة الربط لنويدة اآلزوت 12 6 14 6 14 6 14 7 . 147 N .3الكربون 14إشعاعي النشاط . .3.1أكتب معادلة تفتت الكربون .14 .3.2أحسب الطاقة المحررة خالل هذا التفاعل. 14 12 me- =0,000549u m( N ) =13,9992 m( C ) =11.9967u نعطيm( 14C ) =13,9999u : 1u=931,5Mev.c-2 mn=1,00866u mp=1,00728u تمرين :2 235 1 94 140 1 تنشطر نواة اليورانيوم ،235عند قذفها بنوترون بطيء ،وفق المعادلة. 92U 0 n38 Sr z Xe x 0 n : .1تستخدم النوترونات عادة في قذف اليورانيوم .لماذا؟ .2حدد قيمة كل من xو .z سر الطابع التسلسلي لهذا التفاعل ،مستعينا بمخطط توضيحي. .3ف ّ للتحول. .4احسب التغير الكتلي Δm ّ .5احسب بالجول ( ) jouleالطاقة المحررة Eℓibمن انشطار نواة واحدة من اليورانيوم .235 .6استنتج الطاقة المحررة من انشطار m=2,5gمن اليورانيوم .235على أي شكل تظهر هذه الطاقة؟ .7ما هي كتلة غاز الميثان CH4الالزم للحصول على طاقة تعادل الطاقة المحررة من انشطار 2,5gمن اليورانيوم 235؟ علما أن احتراق 1molمن غاز الميثان يحرر طاقة مقدارها .8×105joule المعطياتc=3×108m.s-1 ، m(140Xe)=139,89194u ، m(94Sr)=93,89446u ، m(235U)=234,99332u : .M(CH4)=16g.mol-1 ، NA=6,02×1023mol-1 ، 1u=1,66×10-27kg ، m(1n)=1,00866u تمرين :3 يمثل الشكل مخطط الحصيلة الطاقية لتفاعل انشطار نواة اليورانيوم عرف طاقة الربط Eℓللنواة واكتب تعبيرها. ّ .1 .2أعط تعبير طاقة الربط لكل نوية. 235 .3اكتب معادلة انشطار اليورانيوم . 92U .4احسب بـ MeVكال من ∆E1و ∆E2و .∆E 235 .5احسب بالجول الطاقة المحررة من انشطار 1gمن . 92U .6على أي شكل تظهر الطاقة المحررة؟ Eℓ 235 )( 92U A = 7,62 MeV/nucléon 8,34 MeV/nucléon Eℓ 94 ( Sr) = 8,62 MeV/nucléon A 38 23 NA = 6,02 × 10 mol−1 ; 1MeV = 1,6 × 10−13 J تمرين :4 = Eℓ 139 )( 54Xe A 235 92U الى 94 38Sr و 139 54Xe إثر قذفها بنترون 1 0n . النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie سلسلة رقم1: في محطة توليد الطاقة النووية وعلى مستوى المفاعل النووي تحدث عدة تفاعالت نووية لليورانيوم 235إحدى هذه التفاعالت تعطى بالمعادلة -1سمي هذا التفاعل ؟ ذكر بقوانين االنحفاظ التي تحققها معادلة التفاعل النووي و عين xو . y - 2أحسب الطاقة المحررة من هذا التحول Elibreبالـ . MeV - 3أحسب الطاقة الكلية المتحررة E libre totalعند استعمال 1 kgمن اليورانيوم . 235 - 4عند اللحظة t = 0نعتبر N0عدد نوى لعينة من اليورانيوم المشع و بعد مرور 276 jourأصبح عدد النوى N = : N0 / 4 أ – أعط تعبير قانون التناقص اإلشعاعي ،واستنتج العالقة بين t1/2و ثابتة النشاط االشعاعي . λ ب -أستنتج قيمة زمن نصف العمر . t1/2 يعطى m(n) =1.008665u ; m(Kr) = 89.81972u ; m(U) = 235.043915u : M(U) = 235 g /mol ، m(Ba) = 141.9163u ; 1u = 931.5 MeV/C2 , NA = 6.023. 1023 تمرين :5 يرتكز إنتاج الطاقة في المفاعالت النووية على االنشطار النووي لليورانيوم ، 235-إال أنه خالل تفاعالت االنشطار تتولد بعض النوى اإلشعاعية النشاط التي قد تضر بالبيئة .تجرى حاليا أبحاث حول كيفية تطوير إنتاج الطاقة النووية باعتماد االندماج النووي لنظائر عنصر الهيدروجين. المعطيات: 235 1 23 1 ثابتة أفوكادرو N A 6,02.10 mol :الكتلة المولية لليورانيومM ( U ) 235 g.mol : 235- الدقيقة كتلتها بالوحدة u 235 238 U 146 Ce U 238,0003 234,9934 145,8782 Se 85 84,9033 نوترون 1,0087 بروتون 1,0073 . 1u 931,5MeV .c 2 االنشطار النووي 235 يؤدي تفاعل االنشطار النووي الذي يحدث في قلب مفاعل نووي ،إثر تصادم نواة اليورانيوم Uبنوترون إلى تكون نواة السيريوم 146Ceو نواة السيلينيوم 85 Seو عدد من النوترونات وذلك وفق المعادلة التالية: Se x 01n 85 z Ce 146 58 U 01 n 235 92 .1حدد العددين Zو . x .2احسب بالـ MeVالطاقة Eالناتجة عن االنشطار النووي لنواة واحدة من اليورانيوم . U استنتج الطاقة E1الناتجة عن انشطار 1 gمن . 235 U 146 146مع انبعاث دقيقة . احسب المدة الزمنية الالزمة لتحول .3تتحول تلقائيا نواة السيريوم Ce إلى نواة برازيوديم 59 Pr 2 1 146 99%من عينة نوى السيريوم ، Ceعلما أن ثابتة النشاط اإلشعاعي لنويدة السيريوم هي. 5,13.10 min : االندماج النووي 4 3 2 .1ينتج عن اندماج نواة الدوتريوم 1 Hونواة الترتيوم 1 Hتكون نواة الهيليوم 2 Heو نوترون وحد حسب المعادلـة: . 12 H 13 H 24 He 01 nالطاقة المحررة خالل اندماج 1 gمن 12 HهيE2 5,13.10 24 Mev : أعط مبررين العتماد االندماج النووي عوض االنشطار النووي في إنتاج الطاقة. تمرين :6 241 239 238 البلوتونيوم معدن اصطناعي ,يوجد له حوالي 15نظير من بينها P u ,P u , P uوهي نوى مشعة. 235 النواة الرمز الكتلة بu البلوتونيوم 239 239 94Pu 239.0530 تيلور135 135 52Te 134.9167 موليبدان 102 102 42Mo 101.9103 اليورانيوم 235 235 92U 235.0439 نوترون برتون n 1.00866 P 1.00728 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie سلسلة رقم1: المعطيات µ.C2=931.5 Mev ; 1Mev=1.6 x 10 -13 j: .1أعط تركيب كل من النواتين P238uو P239u .2نمذج معادلة اصطدام نترون بنواة البلوتونيوم 239ب :طاقة 13552Te + 10242Mo + n310 + 239 94Pu .1.2ماذا يسمى هذا التفاعل النووي مع تعريفه . .2.2احسب التغير الكتلي mΔبالوحدة uلهذا التحول النووي . 239 . .3.2أحسب بال Mevثم بالجول الطاقة الناتجة عن االنشطار النووي لنواة واحدة من 94Pu .4.2احسب طاقة الربط لنواة 23994Puب . Mev .5.2يبين الجدول التالي طاقة الربط للنوى التالية : النواة طاقة الربط بال Mev 135 52Te 3 10x 1.12 + n10 102 42Mo 2 x8.64 10 .6.2أحسب قيمة طاقة الربط لنوية لكل من للنواتين السابقتين ب Mev/nucléonثم أستنتج أيهما أكثر استقرار. .3النواة P239uاشعاعية ( . )αاكتب معادلة تفتتها . تمرين:7 يعتبر الهيدروجين أحد المكونات األساسية للشمس والنجوم الحديثة .تندمج نوى الهيدروجين في قلب الشمس حيث تصل درجة الحرارة إلى حوالي 10 7 Kوفق عدة أنماط من بينها التفاعل التالي. 411H 24 He 2. x0 e : .1أوجد xثم استنتج طبيعة الدقيقة . x0 e 4 .2أحسب بالوحدة Mevالطاقة الناتجة عن تكون نواة واحدة من الهليوم 2 He .3تساوي القدرة اإلشعاعية للشمس ، 3,9.10 26 Wنفترض أن كل الطاقة الناتجة عن تفاعالت االندماج تتحول إلى إشعاع.احسب Dmنقص كتلة الشمس خالل ثانية واحدة. .4تقدر كتلة الشمس بحوالي 2.10 30 kgكما يقدر عمرها بحوالي 4,6مليار سنة: ما الكتلة التي فقدتها الشمس منذ بداية إشعاعها؟ .5كم يشكل هذا النقص بالنسبة للكتلة الحالية للشمس؟ 0 4 نعطــي m(11H ) 1,0073 u :؛ m( 24 He) 4,0015 u؛ m( x e) 5,5.10 u؛ 1 an 365 jours؛ c 3.10 8 m.s 1؛ 1 u 931,5 Mev 2 c تمرين:8 تفاعل االندماج النووي تفاعل ناشر للحرارة ،لكن انجازه يطرح عدة صعوبات تقنية من بينها :ضرورة تسخين الخليط الى درجة حرارة عالية تفوق 100مليون درجة لضمان انطالق التفاعل. 3 4 من بين تفاعالت االندماج اندماج النظيرين الدوتيريوم 𝐻 21و التريتيوم 𝐻 1و الذي يعطي نواة الهيليوم 𝑒𝐻 2و نوترون 1 𝑛0 .1اشرح لماذا يتم تسخين الخليط الى درجة حرارة عالية تفوق 100مليون درجة و اكتب معادلة االندماج النظيرين 3 و 𝐻1 .3احسب ،بـ ) )Mevثم بـ ( )Jالطاقة ΔEالتي يحررها هذا التفاعل 1,25(.ن) 16 يوجد الدوتيريوم 𝐻 21بوفرة في مياه المحيطات ،حيث يقدر االحتياط العالمي منه بــ 4,6.10 Kgو هو غير مشـــع 3 𝐴 التريتيوم 𝐻 1يمكن الحصول عليه انطالقا من عنصر Yبعد قدفه بنترون حسب المعادلة التالية 𝑍𝑌 + 𝐻→ 42𝐻𝑒 + 31 2 𝐻1 1 𝑛0 .1.2حدد معلال جوابك النواة 𝑌𝑍𝐴 . .2.2حدد Nعدد النوى الموجودة في m=1Kgمن الدوتيريوم 𝐻 21و استنتج الطاقة الناتجة عن استهالكها .3االستهالك السنوي من الطاقة الكهربائية يقدر ب E=4.1020Jباعتبار مردود تحول الطاقة الحرارية الى الطاقة الكهربائية هو . 33%احسب بالسنوات المدة الزمنية الالزمة الستهالك المخزون العالمي من الدوتريوم 4 معطيات 𝐵 m( 31𝐻) = 3,01550µ ; ; 1𝐻; 𝐻𝑒 ; 3𝐿𝑖 ; 4𝐵𝑒; 5و ; m( 2𝐻𝑒) = 4,00150µ ;m( 21𝐻) = 2,01355µ. ; 1u=931,5Mev/c2 ; Mev=1,6022.10-13J ,1u= 1,6605.10-27kg ; M( 10𝑛)=1,00866µ Na=6,022.1023mol-1 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie سلسلة رقم1: تمرين:9 مع انبعاث دقيقة x لتعطي نواة الرصاص تتفتت نواة التاليوم 208 .1.1اكتب معادلة هذا التفتت و استنتج طبيعة الدقيقة .xو اشرح ميكانيزم هذا النشاط . 208 .2.1اعط تركيب نواة التاليوم 𝑙𝑇81 208 𝐸l ( 208لنواة التاليوم 𝑙𝑇. 81 .3.1احسب طاقة الربط ) 𝑙𝑇81 .2نعتبر عينة من التاليوم كتلتها ، m0=37,1mg * عند لحظة t1تبعث العينة 3,08.1017دقيقة xفي التانية * عند لحظة t2=t1+10minتبعث العينة 3,17.1016دقيقة xفي التانية .1.2اعط قانون التناقص االشعاعي . .2.2عبر عن تابثة النشاط االشعاعي لنواة التاليوم بداللة ) a(t1و ) ،a(t2احسب قيمة .λ .3.2احسب قيمة عمر النصف لنواة التاليوم . .4.2احسب قيمة نشاط العينة . a0 .3نعتبر اللحظة t3حيث ان كتلة الرصاص المتكونة داخل العينة هي m=20mg .1.3احسب نسبة التاليوم المتبقية داخل العينة عند اللحظة . t3 .2.3حدد اللحظة . t3 208 m( 81𝑇𝑙 ) = 207,9375µ mp=1,0072µ. M(Pb)=208g/mol. M( 𝑇𝑙) = 208g/mol. NA=6,022.1023mol-1 mn=1,0087µ تمرين(:10الدورة اإلستدراكية .)2006 222 226 و 86 Rn .Iنعتبر النويدتين التاليتين88 Ra : .1.1أعط تعريف طاقة الربط Elلنواة. .1.2أحسب ب MeVطاقة الربط ) El(Rnلنواة الرادون. .1.3نعطي طاقة الربط بالنسبة لنوية لنواة الراديوم E (Ra)=7.74MeV/nucléon قارن ) E (Raو ) E (Rnحيث أن ) E (Rnتمثل طاقة الربط بالنسبة لنوية لنواة الرادون ،ثم استنتج النويدة األكثراستقرارا. A 226 222 226 .2تتفتت نويدة الراديوم 88 Raوفق المعادلة التالية: 88 Ra 86 Rn + Z He .2.1حدد Aو . Z .2.2لتكن N0=1025عدد نويدات الراديوم عند لحظة تاريخها ، t=0و Nعدد النويدات المتبقية عند اللحظة ) 208 (𝑙𝑇81 t1 / 2 2 208 𝑏𝑃82 t حيث أن t1/2يمثل عمر النصف للنويدة .أوجد . Nنعطيm(He)=4.001u 1u=931.50MeV.c-2 : mn= 1.009u mp=1.007u m(Ra)=225.977u m(Rn)=221.970u 226هي نظير مشع لعنصر الراديوم .خالل تفتتها تبعث هذه النويدة اإلشعاع . αعمر النصف لهذه النويدة .IIالنويدة 88 Ra هو .t1/2=1620ans .1أعط تعريفا للنظائر. .2أكتب معادلة هذا التفتت النووي. 226 .1أحسب عدد السنين لكي يصير عدد النوى اإلشعاعية ل 88 Raربع عدد نوى العينة البدئية . 226كتلتها m0=1gعند اللحظة .t =1620ans .2أحسب نشاط عينة من 88 Ra 226 .3أحسب ΔEالطاقة الناتجة عن تفتت نويدة الراديوم 88 Raب .MeV .4أنشيء مخطط الطاقة لهذا التحول النووي واستنتج تعبير طاقة الربط للنويدة المتولدة ،بداللة ΔEو طاقة الربط 226وطاقة الربط لنويدة الهيليوم . 24 He لنويدة 88 Ra .5أحسب طاقة الربط لنويدة الهيليوم . 24 He .6أستنتج قيمة طاقة الربط للنويدة المتولدة . 226 .7حدد النويدة األكثر استقرارا من بين النويدتين 88 Raو النويدة المتولدة معلال جوابك حسابيا. معطيات :مقتطف من الجدول الدوري: Pa 91 Th 90 Fr 87 Rn 86 At 85 Po 84 النــــوى،الكتلـــــة والطاقــــــــة Noyau,masse et énergie سلسلة رقم1: = 225.977u 226 ) ) ( m( 88 Ra 1u=931,5 MeV.c-2 m(α) =4.001u 1752.15MeV كتلة النويدة المتولدةm(X)= 221.970u : =( ) ) El ( 88 Ra 226 mp=1.007u 1u=1.66.10-27kg mn=1.009u 1an=365jours تمرين:11 تقول نظرية االنفجار األكبر ) (Big-Bangأنه ثوان قليلة بعد االنفجار األولي لم يكن هناك سوى عنصر الهيدروجين H بنسبة 99%و الهليوم Heو بكميات قليلة عنصر الليثيوم . Li .1أحسب طاقة الربط للنوية لكل من نويدة 23 Heو 24 Heثم استنتج النويدة األكثر استقرارا. 1 1 2 0 .2تولد النجوم بفعل تفاعل االندماج النووي وفق ثالت مراحل: 1 H 1 H 1 H 1 e H 11H 23He He 23He 24 He 211H 2 1 3 2 .2.1تحقق من أن المعادلة الحصيلة تكتب على شكل: .2.2أحسب الطاقة المحررة خالل هذا التحول النووي. عشر ) (1/10هذه الكتلة يتكون من .2.3كتلة الشمس لحظة تكونها تساوي تقريبا ، Ms=2.1030kgعلما أن ُ الهيدروجين الحراري القادر على تحقيق االندماج النووي .أحسب الطاقة الكلية ETالناتجة عن تفاعل االندماج النووي. .2.4أعطى قياس الطاقة الشمسية المكتسبة من طرف األرض خالل سنة القيمة . Es=1034J.ans-1استنتج ∆tالمدة الزمنية لكي تستهلك الشمس كل احتياطها من الهيدروجين. me- =0,000549u m( ) =3,016029u 3 He m( ) =4,002602u 4 He نعطي: -2 -27 1u=931,5Me.V.c =1,66.10 kg mn=1,00866u mp=1,00728u تمرين:12 235 في المحطات النووية ،لتوليد الطاقة الكهربائية ،يُستعمل األورانيوم ال ُمخصب ( 3%من األورانيوم الشطور 92Uو ) 238كوقود نووي لتشغيل المفاعالت النووية . 97%من األورانيوم غير الشطور 92 U 241إشعاعي لبدء تشغيل مفاعل نووي ذو انشطار نووي يُ ُ مكن استعمال"منبع" أميريسيوم -بيريليوم.األميريسيوم 95 Am . 237يمكن للدقيقة الناتجة أن تتفاعل مع نواة ZA Beلينتج نوترونا و نواة النشاط ، ينتج عن تفتته نويدة النبتونيوم 93 Np الكربون . 126C .1أكتب معادالت هذه التحوالت النووية . .2تحت تأثير نوترون حراري ،ناتج عن تفاعل الدقيقة مع نواة البيريليوم ، Beيحدث انشطار نووي لنواة 235 األورانيوم 92 U 144و نويدة البور 3588 Brو kنوترونا .حدد قيمتي ' Zو . k تتولد عنه نويدة اللنثان Z ' La .3لماذا يُصبح منبع النوترونات أميريسيوم -بيريليوم مستغنى عنه بعد بداية تشغيل المفاعل؟ .4أحسب ب MeVالطاقة المحررة أثناء انشطار نويدة األورانيوم 235إلى نويدتي اللنثان و البور. نعطي: 238 -4 m( 92U m()=4,0015u m(-)=5,5.10 u mn=1,0087u mp=1,0073u -2 1u=931,5MeV.c )=234,9933u 411H 24 He 2 10 e ملخص رقم6: ثنائي القطب )(R,C )Dipôle (R,C ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: تمرين :1تمرين موضوعاتي نقرأ على لصيقة آلة تصوير العبارات التالية ( احذر – خطر – تفادي تفكيك اآللة ) .يرتبط هذا التنبيه بوجود مكثف في علبة آلة التصوير ،الذي يتم شحنه تحت توتر U 300Vعبر موصل أومي مقاومته . Rنحصل على التوتر U 300Vبفضل تركيب إلكتروني مغذى بعمود قوته الكهرمحركة . E0 1,5Vو عند أخذ الصور يفرغ المكثف عبر مصباح وامض آلة التصوير خالل جزء من الثانية ،فيمكن الوامض ذي المقاومة rمن إضاءة شديدة في وقت جد قصير .يمثل الشكل ( )1التركيب المبسط لدارة تشغيل وامض آلة التصوير. معطيات :سعة المكثف C 120Fو . U 300V .Iاستجابة ثنائي القطب RCلرتبة توتر صاعدة. )(1) K (2 R نضع عند اللحظة ذات التاريخ t 0قاطع التيار Kفي الموضع (،)1 فيشحن المكثف عبر الموصل األومي ذي المقاومة Rتحت التوتر . U .1.1أثبت أن المعادلة التي يحققها التوتر ) u C (tتكتب على الشكل r duC U dt uC C . uC .استنتج تعبير ثابتة الزمن بداللة برامترات الدارة. U t .2.1تحقق أن حل المعادلة التفاضلية هو ) . uC (t ) U .(1 e .3.1حدد قيمة u Cفي النظام الدائم. شكــل 1 .4.1أحسب Eeالطاقة الكهربائية المخزونة في المكثف في النظام الدائم. .5.1يتطلب االشتغال العادي للوامض طاقة كهربائية محصورة بين 5 Jو . 6 Jهل يمكن شحن المكثف مباشرة بواسطة العمود ذي القوة الكهرمحركة E0 1,5V؟ )E e ( 0 .6.1ما هو الزمن الذي تصبح فيه الطاقة المخزنة في المكثف 2 . Ee .IIاستجابة ثنائي القطب RCلرتبة توتر نازلة. نؤرجح قاطع التيار Kإلى الموضع ( )2عند اللحظة ذات التاريخ ( ،) t 0فيفرغ المكثف عبر الموصل األومي ذي المقاومة . rنسجل بواسطة راسم تذبذب ذاكراتي تغيرات التوتر ) u C (tبين مربطي المكثف بداللة الزمن ،فنحصل على المنحنى الممثل في الشكل (.)2 .1.2مثل بعناية تبيانة تركيب تفريغ المكثف ،و بين عليها كيفية ربط راسم التذبذب. .2.2عين مبيانيا قيمة ثابتة الزمن لدارة التفريغ. .3.2استنتج قيمة . r )u (V C 300 شكـل 2 150 111 تمرين :2 يتكون التركيب 50 )t (ms التجريبي من 0 0,6 1,2 1,8 2,4 مولد مؤمثل للتيار يعطي تيارا تابثا شدته ،I=4µAموصل اومي مقاومته R=1KΩو مكثف سعته Cو فولطمتر الشكل 1جانبه عند اللحظة t=0نغلق قاطع التيار بواسطة الفولطمتر نعاين التوتر بين مربطي المكثف بداللة الزمن فنحصل على منحنى الشكل 2 .1حدد عند اللحظة t=0قيمة كل من ) Uc(0و ) UR(0و )UG(0 ملخص رقم7: ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L .2اوجد تعبير التوتر ) Uc(tبداللة Iو Cو t .3تحقق من ان سعة المكثف C=1µF .4خالل المدة الزمنية 𝑠 ∆𝑡 = 1,5يبدد الموصل االومي طاقة كهربائية الى طاقة حرارية .1.4احسب Eeالطاقة المخزونة في المكثف خالل المدة 𝑡∆ . .2.4احسب الطاقة المبددة في الموصل خالل المدة 𝑡∆. .3.4احسب النسبة r=Ee/Etحيث Etالطاقة التي يمنحها المولد ثم استنتج. .4.4ما الذي سيحذث اذا تم االستمرار في شحن المكثف بدون توقف. .5عند t=1,5sنفتح قاطع التيار و نستبدل المولد بموصل اومي مقاومته . rنغلق من جديد قاطع التيار عند لحظة نعتبرها اصال للتواريخ يعطي منحنى الشكل 3تغيرات التوتر )Uc(t بداللة الزمن . .1.5اثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر )Uc(t .2.5حدد قيمة U0و اقترح حال للمعادلة التفاضلية .3.5احسب قيمة الطاقة المخزنة بالمكثف عند t=0,35s .4.5حدد قيمة rمقاومة الموصل االومي تمرين :3تمرين موضوعاتي تتميز المكثفات بخاصية تخزين الطاقة الكهربائية و إمكانية استرجاعها عند الحاجة .وتمكن هذه الخاصية من استعمال المكثفات في عدة أجهزة منزلية منها تشغيل مصباح وامض التصوير. الجزء - Iشحن مكثف: ننجز التركيب التجريبي الممثل في الشكل ( )1و المكون من مكثف سعته ،Cغير مشحون بدئيا ،مركب على التوالي مع موصل أومي مقاومته الكهربائية Rو قاطع التيار .K R C K ) u C (t E الشكـل 1 يخضع ثنائي القطب RCلرتبة توتر معرفة كالتالي: بالنسبة ل ، U 0 t 0 بالنسبة ل U E t 0حيث . E 12V نغلق الدارة عند اللحظة t 0ونعاين باستعمال وسيط معلوماتي على شاشة حاسوب، تغيرات التوتر u Cبين مربطي المكثف بداللة الزمن .يعطي الشكل ( )2المنحنى ) . uC f (t ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: .1.1أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) . u C (t t .2.1تحقق أن التعبير ) uC (t ) E.(1 e حل للمعادلة التفاضلية بالنسبة t 0؛ حيث ثابتة الزمن. )uC (V 12 8 الشكـل 2 4 )t (s 4 3 2 0 1 .3.1حدد تعبير وبين باعتماد معادلة األبعاد أن ل بعدا زمنيا. .4.1عين مبيانيا واستنتج أن قيمة Cهي . C 100 Fنعطي . R 10 k .5.1احسب الطاقة الكهربائية التي يختزنها المكثف في النظام الدائم. الجزء - IIتفريغ مكثف: يتطلب تشغيل وامض آلة تصوير طاقة عالية ال يمكن الحصول عليها باستعمال المولد السابق .للحصول على الطاقة الالزمة يشحن المكثف بواسطة دارة إلكترونية تمكن من تطبيق توتر مستمر بين مربطي المكثف قيمته . U C 360V K i uC r C نفرغ المكثف عند اللحظة t 0في مصباح وامض آلة التصوير الذي ننمذجه بموصل أومي مقاومته ( rالشكل )3 t فيتغير التوتر بين مربطي المكثف وفق المعادلة u C (t ) 360.e :؛ حيث ثابتة الزمن و ) u C (tمعبر عنها بالفولط ) . (V .1.2أوجد قيمة rمقاومة مصباح وامض آلة التصوير علما أن التوتر بين مربطي المكثف يأخذ القيمة uC (t ) 132,45Vعند اللحظة . t 2 ms .2.2اشرح كيف يجب اختيار مقاومة وامض آلة التصوير لضمان تفريغ أسرع للمكثف تمرين :4 .Iشحن المكثف يعطي المولد للدارة تيارا شدته ، I 0,33mAيعطي المبيان جانبه تغيرات شحنة المكثف qبداللة التوتر بين مربطيه u c .1أوجد من المبيان قيمة سعة المكثف . c .2يشير الصانع قيمة سعة المكثف هي c 1mFبدقة .20% هل القيمة المحصل عليها تتوافق مع ما أعطاه الصانع ؟ .3قارن بين الطاقة المخزنة من طرف المكثف خالل نفس المدة 7, 5sوهذا عندما نشحنه بتيار شدته I 0,330mAو I ' 0,165mA .IIتفريغ المكثف ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: عندما يصل التوتر بين مربطي المكثف إلى القيمة ، u u 0 6, 4Vنؤرجح قاطع التيار من الموضع 2إلى 1 نأخذ هذه اللحظة كأصل التواريخ . -1أحسب الطاقة المخزنة في المكثف خالل الشحن . du c 1 -2أوجد المعادلة التفاضلية التالية .u c 0 dt 2RC . -3بين ان ، UC=Ee-t/حل المعادلة التفاضلية . -4ما قيمة التوتر بين مربطي المكثف عند t ؟ -5نريد تفريغ المكثف بسرعة ،أيجب علينا إستخدام موصل اومي مقاومته كبيرة أو صغيرة ؟ علل جوابك تمرين :5 نعتبر الدارة الممثلة في الشكل جانبه : .1مثل على الدارة التوتر بين مربطي الموصل االومي URوبين مربطي المكثف UC .2بواسطة راسم التذبذب نعاين التوتر بين مربطي الموصل االومي URوبين مربطي المكثف UC أ -اضف الى الدارة راسم التذبذب. ب -حدد معلال جوابك على ( الشكل )-2-أي من المنحنيين aأم b يمثل تغيرات URبداللة الزمن 𝑡 𝐸 𝑅 .3يعبر عن تغير شدة التيار في الدارة بالمعادلة أ -بين بدون حساب كيفية تحديد ثابتة الزمن τمن أحد المبيانين a أو b ب -أكتب في النظام الدائم تعبير UR , UCو ( ECالطاقة المخزنة في المكثف) بداللة مميزات عناصر الدارة .4نمثل في الشكل 3تغيرات ln URبداللة الزمن أ -أكتب تعبير ln URبداللة الزمن ب -استنتج من منحنى الشكل -3-قيمة ثابتة الزمن τوالقوة الكهرمحركة للمولد E ت -احسب قيمة Cسعة المكثف ،واستنتج الطاقة المخزنة فيه في النظام الدائم ث-احسب اقصى شدة للتيار أثناء عملية الشحن عين على المبيان ( الشكل ) -3-اللحظة التي تصل فيها عملية الشحن الى 99%واستنتج قيمة URعند نفس اللحظة تمرين:6 لتحديد Cسعة مكثف ننجز التركيب التجريبي التالي :الطريقة األولى :شحن المكثف بتيار مستمر ثابت الشدة .الطريقة الثانية: تفريغ المكثف في موصل أومي. 𝜏𝑒 − =𝑖 .1المكثف مفرغ بدئيا .في اللحظة t=0نضع قاطع التيار Kفي الموضع( ،)1فيشحن المكثف بالمولد Gالذي يعطي تيارا ثابتة شدته .I=0,31 mAبواسطة جهاز ExAOتمكنّا من مشاهدة المنحنى المبياني لتطور التوتر UCبين مربطي المكثف بداللة الزمن ( tالشكل – .) 1 أ -أعط تعبير التوتر UCبداللة شدة التيار Iالمار في الدارة وسعة المكثف Cوالزمن .t ب -حدد قيمة Cسعة المكثف. .2عندما يصبح التوتر بين مربطي المكثف مساويا إلى القيمة ،U0=1,6Vنضع قاطع التيار Kفي الموضع ( )2في لحظة نعتبرها من جديد ،t=0فيتم تفريغ المكثف في موصل أومي مقاومته .R=1KΩ t أ -اوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها .UCعل ًما أن حلها . UC = U0 e−τ : ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: ب -أثناء تفريغ المكثف ،سمح جهاز ExAOمن متابعة تطور التوتر الكهربائي UABبين مربطي المكثف بداللة الزمن .tبواسطة برمجية مناسبة تمكنّا من الحصول على منحنى ( الشكل – 1ب ) .جد مبيانيا قيمة ثابتة الزمن τللدارة ،ث ّم استنتج قيمة سعة المكثف .C تمرين:7 نعتبر التركيب الممثل على الشكل جانبه و المكونة من: مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة .E =12V موصل أومي مقاومته .R=1kΩ مكثفات غير مشحونة بدئيا سعاتها كالتالي: C2=C3=C=1μFو . C1=2C قاطع التيار. .1عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ،نضع قاطع التيار في الموضع(.)1 .1.1بين أن السعة Ceللمكثف المكافيء لتجميع المكثفات الثالثة هي. Ce=C : .1.2بين أن المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u(tبين مربطي المكثف المكافيء لتجميع المكثفات الثالثة تكتب على شكل: ) du (t E dt u (t ) R.C. .1.3يُكتب حل هذه المعادلة التفاضلية على شكل : بارامترات الدارة. ) u(t ) A(1 e .tأوجد تعبير كل من Aو بداللة .1.4استنتج تعبير التوتر ) u1(tبين مربطي المكثف ). (C1 .1.5أوجد تعبير التوتر ) ، uAB(tثم مثل منحنى تغيرات ) uAB(tبداللة الزمن . .1.5أوجد قيم التوترات u1و u2و u3بين مربطي كل مكثف في النظام الدائم . .1.6بين أن المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) uR(tبين مربطي الموصل األومي هي: du R 0 dt .1.7حدد اللحظة t1التي تكون فيها الطاقة المخزونة في المكثف ) 25% (C1من قيمتها القصوية تمرين:8 نعتبر التركيب الممثل على الشكل جانبه و المكونة من: مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة E =12Vوموصل أومي مقاومته .R=1kΩمكثفان غير مشحونين بدئيا سعتاهما كالتالي C2=3C1=C=1μF :و قاطع التيار. .1عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ،نضع قاطع التيار في الموضع(.)1 .1.1بين أنه عند كل لحظة u1 (t ) 3.u 2 (t ) : t .1.2بين أن المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u1(tبين مربطي المكثف C1 R.C du1 (t ) 3E . هي: 4 dt 4 u1 (t ) u R R.C. ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: .1.3يُكتب حل هذه المعادلة التفاضلية على شكل : بارامترات الدارة. ) u1 (t ) A(1 e .tأوجد تعبير كل من Aو بداللة .1.4استنتج تعبير التوتر ) u2(tبين مربطي المكثف ) (C2بداللة Eو Rو Cو . t .1.5أوجد تعبير التوتر ) ، uAB(tثم مثل هيأة المنحنى الممثل ل ). uAB(t .1.6بين أن المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) uR(tبين مربطي الموصل األومي هي: R.C du R . 0 4 dt .1.7حدد اللحظة t1التي تكون فيها الطاقة المخزونة في المكثف ) 25% (C1من قيمتها القصوية. .2عند نهاية الشحن نؤرجح قاطع التيار إلى الموضع ( )2عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ. .2.1أوجد المعادلة التفاضلية التي تحققها ) i(tشدة التيار المار في الدارة. .2.2أوجد قيمة I0شدة التيار المار في الدارة مباشرة بعد غلق دارة التفريغ. .2.3أوجد قيمة شدة التيار المار في الدارة في النظام الدائم. .2.4استنتج من بين المنحنيات (أ) و (ب) و (ج) المنحنى الذي يمثل ظاهرة تفريغ المكثف. تمرين:9 ننجز الدارة الكهربائية الممثلى على الشكل 1و المكونة من: Gمولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة .E :Dموصل أومي مقاوته .R=1kΩ ) (Cمكثف سعته . C Kقاطع التيار.المكثف غير مشحون .نغلق قاطع التيار عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ). (t=0 .1أثبت المعادلة التي يحققها التوتر uCبين مربطي المكثف. duC .2يُعطي المنحنى الممثل على الشكل جانبه تغير المقدار dt بداللة u C . باستغاللك للمنحنى أوجد قيمة كل من Eو τثم استنتج سعة المكثف . .4اعتمادا على المنحنى حدد شدة التيار i 0المار في الدارة مباشرة بعد غلق قاطع التيار. .5بتطبيق قانون إضافية التوترات تحقق من قيمة i 0المحصل عليها سابقا. تمرين :10تمرين موضوعاتي ننجز الدارة الكهربائية الممثلة على الشكل 1و المكونة من: ) (Cمكثف سعته . C Gمولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة .E Kقاطع التيار. :D -موصل أومي مقاوته .R=10kΩ uR ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: المكثف غير مشحون في البداية .نغلق قاطع التيار عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ). (t=0 بواسطة وسيط معلوماتي نتمكن من معاينة التوتر uCبين مربطي المكثف (الشكل.)2 .1أثبت المعادلة التي يحققها التوتر uCبين مربطي المكثف. .2تحقق من أن حل هذه المعادلة التفاضلية يُكتب على شكل𝒖𝑪 =: ) 𝑪𝑹𝑬(𝟏 − 𝒆−𝒕/ .3ما قيمة ∞𝑼 بين مربطي المكثف في النظام الدائم . .4باستغاللك للمنحنى أوجد قيمة كل من Eو τثم استنتج سعة المكثف . .5أوجد شدة التيار i 0المار في الدارة مباشرة بعد غلق قاطع التيار. .6لتكن t1و t2بالتتابع اللحظتان اللتان يصل فيهما التوتر ل 10%و 90%من قيمته القصوى ∞𝒖 .عين مبيانيا t1و ، t2 ثم استنتج زمن الصعود (temps ): de montée . tm=t2 - t1 .7أوجد تعبير tm .8نعتبر أن مدة للدارة .RCما قيمة ) (Cلكي يُشحن تمرين :10تمرين بداللة Rو . Cاستنتج من جديد سعة المكثف . C شحن المكثف tCتتناسب اطرادا مع ثابتة الزمن سعة المكثف ’ Cالذي يجب تركيبه مكان المكثف كليا خالل دقيقة واحدة؟ موضوعاتي نبض قلب االنسان حوالي 10نبضة في اليوم بايقاع 60الى 80دقة في الدقيقة وذلك تحت تاثير العقدة الجيبية التي تلعب دور المهيج .في حالة قصور هذه العقدة ،تمكن الجراحة من زرع المنبه القلبي ،وهو عبارة عن تركيب الكتروني نماثله بدارة كهربائية مكونة من عمود خاص مرتبط بموصل اومي مقاومته rمهملة ومكثف سعته C =470nF وموصل اومي مقاومته . Rعندما يوجد قاطع التيار في الموضع 1يشحن المكثف لحظيا ثم يعود قاطع التيار الى الموضع 2حيث يفرغ المكثف تدريجيا الى ان ياخذ التوتر بين مربطيه قيمة حدية U1= E eمع ) ،(lne=1في هذه 5 اللحظة يرسل المكثف اشارة كهربائية الى القلب الذي ينجز نبضة ثم يعود قاطع التيار الى الموضع 1ليشحن المكثف من جديد . يمثل الشكل اسفله تغيرات التوتر بين مربطي المكثف بداللة الزمن . .1بين كيفية ربط راسم التذبذب لمعاينة التوتر) uC(tبين مربطي المكثف. . 2مبيانيا حدد قيمة Eالقوة الكهرمحركة للعمود . .3قاطع التيار في الموضع 2 .1.3اثبت المعادلة التفاضلية التي يخضع لها التوتر .Uc ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: .2.3تحقق آن U c (t ) Ee t / حل المعادلة التفاضلية محددا تعبير الثابتة . τ .3.3حدد مبيانيا قيمة ثابتة الزمن τو استنتج قيمة المقاومة .R .4عالقة التفريغ بنبضات القلب :عند اللحظة ( t1انظر المبيان) يرسل المكثف اشارة كهربائية للقلب ويكون المكثف لحظتها غير مفرغ كليا . .1.4حدد المدة الزمنية Δtالفاصلة بين إشارتين كهربائيتين متتاليتين . 2.4استنتج عدد النبضات خالل دقيقة واحدة. تمرين :11تمرين موضوعاتي ننجز الدارة الكهربائية الممثلى على الشكل 1و المكونة من: ) (Cمكثف سعته . C Gمولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة .E Kقاطع التيار. :Dموصل أومي مقاوته .R=100Ω). (t=0 المكثف غير مشحون .نغلق قاطع التيار عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ .1أثبت المعادلة التي يحققها التوتر uCبين مربطي المكثف. ثابتة ) u C A(1 e t / حيث أن A .2يُكتب حل هذه المعادلة على شكل موجبة و أن τثابتة الزمن للدارة . RCبين أن: ) ln( E t ln( E uC ) = .3يُعطي المنحنى الممثل على الشكل 2تغيرالمقدار ) ln( E uCبداللة الزمن . tباستغالل المبيان أوجد قيمة كل من Eو .τ .4لتكن ) Ee(τالطاقة المخزونة في المكثف عند اللحظة t=τو Eemaxالطاقة القصوىالتي يختزنها المكثف .أحسب ) Ee ( النسبة : Ee max .5أحسب قيمة المكثف ' Cالتي يجب تركيبه مع المكثف Cفي الدارة السابقة لتأخذ ثابتة الزمن القيمة 3 . ' علل كيفية التركيب (على التوازي أم على التوالي).. تمرين :12تمرين موضوعاتي يهدف هذا بواسطة رتبة شحنه بواسطة مريم التمرين إلى دراسة شحن مكثف بواسطة لوحة شمسية ،ثم توتر صاعدة .لمقارنة تطور التوتر بين مربطي مكثف أثناء لوحة شمسية وبواسطة رتبة توتر صاعدة ؛ أنجز أحمد و التجربتين التاليتين: .1 شحن مكثف بواسطة لوحة شمسية اللوحة الشمسية تحت ضوء الشمس كمولد يعطي تيارا تتصرف شدته ثابتة i=I0مادام التوتر بين مربطيها أصغر منقيمة كهربائيا Umax=2,25Vأنجزت ايمان اشريقي التركيب الممثل في قصوى . 1والمتكون من لوحة شمسية ومكثف سعته C= 0,10Fو الشكل أومي مقاومته R=10 وقاطع للتيار بواسطة جهاز للمسك موصل مريم تطور التوتر ucبين مربطي المكثف ؛ مؤرجحة قاطع ،عاينت ثالث مرات متتالية ،فحصلت على المبيان الممثل في الشكل التيار 2و المتكون من ثالثة أجزاء ) (aو ) (bو ) (cحسب موضع قاطع التيار .1.1أقرن كل جزء من المبيان المحصل بموضع قاطع التيار Kالموافق له .استنتج ،باستثمار هذا المنحنى ،قيمة شدة التيار I0أثناء الشحن. .2.1أوجد المعادلة التفاضلية التي تحققها شحنة المكثف أثناء التفريغ . .3.1بين ان تعبير التوتر ucخالل تفريغ المكثف هو ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم7: ) uC(t)=Umax. exp((t-3)/حيث ثابتة الزمن للدارة المستعملة. .2شحن مكثف بواسطة رتبة توتر صاعدة. أنجز أحمد تركيب تجريبيا حيث استعمل لشحن المكثف السابق ذي السعة ، Cمولدا يعطي توترا ثابتا . U0=2,25Vعند اللحظة t=0أغلق الدارة ليشحن المكثف عبر مقاومة R0قيمتها . 50بواسطة جهاز للمسك عاين تطور التوتر ucبين مربطي المكثف أثناء الشحن ؛ فحصل على المنحنى الممثل في الشكل 4 .1.2أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ucأثناء شحن المكثف -2.2يكتب حل المعادلة التفاضلية على الشكل التالي 𝜏−𝑡/ ) 𝑒 . UC(t)=K.(1-اعتمادا على منحنى الشكل ،4حدد قيمة كل من الثابتتين Kو. .3.2أوجد تعبير شدة التيار ) i(tبداللة الزمن أثناء شحن المكثف .ارسم المنحى الممثل لهيئة ) i(tبدون سلم مع احترام االصطالحات و أصل التواريخ. .4.2أحسب قيمة المقاومة R0التي يجب أن يستعملها أحمد ليشحن مكثفه كليا خالل نفس المدة التي استغرقها الشحن الكلي لمكثف مريم؛ باعتبار أن مدة الشحن الكلي تقدر ب 5. تمرين :13تمرين موضوعاتي تستعمل المكثفات في عدة تراكيب كهربائية ذات فائدة عملية في الحياة اليومية من بينها مؤقت اإلنارة الذي تجهز به ساللم العمارات و ذلك لتحكم اآللي في إطفاء المصابيح بعدة مدة زمنية قابلة للتغير بهدف االقتصاد في استهالك الطاقة الكهربائية .يمثل الشكل جانبه جزءا من التركيب المبسط لنموذج من هذا المؤقت و يتكون من مولد مثالي قوته المحركة الكهربائية Eو مكثف سعته C= 250µFوموصل أومي مقاومته Rقابلة للضبط و K قاطع التيار. نضبط مقاومة الموصل األومي على القيمة R1و نغلق قاطع التيار عند اللحظة t=0 .1أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) uc(tبين مربطي المكثف أثناء عملية الشحن : .2باستعمال التحليل البعدي بين لها بعد زمني ؟ .3تحقق أن حل المعادلة التفاضلية هوu (t ) E 1 e : t C .4استنتج العبارة اللحظية ) i(tلشدة التيار المار في الدارة أثناء عملية الشحن ؟ .5نعاين بواسطة راسم التذبذب ذو ذاكرة تغيرات التوتر ) uAB (tفنحصل على المنحنى جانبه. .1.5مثل عل الدارة كيفية ربط راسم التذبذب لمعاينة تغيرات التوتر )uAB (t .2.5عين بيانيا قيمة كل من Eوثابت الزمن ثم استنتج قيمة المقاومة R1؟ .6يمثل الشكل اسفله التركيب المبسط لنموذج من مؤقت اإلنارة حيث تم ضبط مقاومة الموصل األومي على القيمة .R1 الزر Pيلعب دور قاطع التيار ،و المركبة اإللكترونية ال تسمح بإضاءة المصابيح إال إذا كان التوتر بين مربطي المكثف أصغر من قيمة حدية .عند صعود زكرياء اشريقي ساللم العمارة يضغط على الزر ، Pفتضئ مصابيح الساللم ،وعند تحرير للزر عند اللحظة t=0تبقى المصابيح مضيئة حتى يبلغ التوتر بين مربطي المكثف القيمة U1=10Vعند اللحظة .t1تستغرق عملية وصول الشخص إلى منزله مدة زمنية . t=3min 𝐸 .1.6بين أن تعبير t1هو ، t=.ln(𝐸−𝑈 ) :أحسب قيمة t1؟ 1 .2.6هل تنطفئ المصابيح قبل وصول الشخص إلى منزله ؟ .3.6اقترح طريقة تمكن عمليا من زيادة مدة إضاءة المصابيح ؟ ملخص رقم7: ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: تمرين :1تمرين موضوعاتي dx (حيث و ثوابت) تُمكن من وصف عدة ظواهر فيزيائية تتغير مع الزمن المعادلة التفاضلية + αx = β (1) : dt :التوتر – شدة التيار – التناقص اإلشعاعي ...هذه المعادلة التفاضلية تقبل حالن: .(1 e .t ) x(t ) إذا كان 0 x(t) = X 0 e .t مع X0=Cteإذا كان =0 . ننجز التركيب جانبه .نتتبع كل من تطور شدة التيار ) uR (tو التوتر ) uL(tبواسطة وسيط معلوماتي : المدخل EA0يُمكن من معاينة التوتر . E المدخل EA1يُمكن من معاينة التوتر . uBC0,90<L< 1,20 R = 20 .1الدراسة التجريبية: عن طريقة معالجة معلوماتية ،نتمكن من الحصول على المنحنى الممثل ل ) uR (tو المنحنى الممثل ل )uL(t .1.1من بين المنحنيين (أ) و (ب) حدد المنحنى ) uR (tو المنحنى الممثل ل ) ، uL(tمعلال جوابك. .1.2أوجد شدة التيار I0في النظام الدائم. .1.3أوجد قيمة توتر المولد .E (أ di .1.4حدد مبيانيا قيمة dt ) . .1.4استنتج قيمة Lمعامل التحريض الذاتي للوشيعة. .2الدراسة النظرية: (ب) .2.1أتبت المعادلة التي تحققها شدة التيار ). i(t .2.2اعتمادا على المعادلة ) (1أوجد تعبير كل من و بداللة بارامترات الدارة. هو: .2.3بين أن تعبير شدة التيار )i(t t E 1 e Rr i(t) .3مقارنة النتائج التجريبية مع النتائج النظرية: .3.1أحسب I0شدة التيار في النظام الدائم .هل تتوافق هذه القيمة مع القيمة التجريبية المحصل عليها سابقا ؟ .3.2أعط تعبير شدة التيار ) i(tعند اللحظة t=τبداللة ، I0ثم أحسب قيمتها .هل تتوافق هذه القيمة مع القيمة التجريبية المحصل عليها سابقا ؟ تمرين :2 ننجز التركيب التالي الممثل في الشكل 1و المكون من وشيعة معامل تحريضها Lو مقاومتها مهملة مركب على التوالي مع موصل اومي مقاومته R=5KΩو قاطع للتيار .يغدي المولد GBFالدارة الكهربائية بتوتر مثلثي .1مثل كيفية ربط مدخلي راسم التذبذب لمعاينة التوتر uRو التوتر ub .2بعد معاينة هذين التوترين نحصل على شاشة راسم التذبذب على المنحيين التاليين شكل .2 .1.2احسب تردد المولد .2.2عبر عن التوتر UBMبداللة ) i(tوL ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: -3-2عبر عن التوتر UAMبداللة Rو)i(t 𝑢𝑑 𝐿 -4-2استنتج العالقة 𝑅𝑡𝑑 .𝑢𝑏 = − 𝑅 . -5-2عين على الشكل التوتر ) Ub(tوالتوتر ) ، UR(tعلل -6-2حدد تعبير ثم احسب قيمتها ،استنتج قيمة معامل Lالتحريض الذاتي للوشيعة. -7-2أحسب الطاقة القصوى ξmالمخزونة في الوشيعة تمرين :3تمرين موضوعاتي يعتمد نظام إحداث شرارة في محرك السيارة على دارتين كهربائيتين :دارة أولية تتكون من وشيعة معامل تحريضها الذاتي Lو مقاومتها rتغذيها بطارية السيارة ،و دارة ثانوية تتكون من وشيعة أخرى و شمعة االشتعال ( Bougie .) d’allumageيؤدي فتح الدارة األولية إلى ظهور شرارة تنبعث بين مربطي شمعة االشتعال وينتج عنها احتراق الخليط هواء -بنزين .تظهر هذه الشرارة عندما تتعدى القيمة المطلقة للتوتر بين مربطي شمعة االشتعال . U 10 4 Vننمذج نظام إحداث شرارة في محرك سيارة بالتركيب الممثل في الشكل (.)1 الجزء . Iإقامة التيار الكهربائي في الدارة األوليـة: ننمذج الدارة األولية بالتركيب المتكون من: G بطارية السيارة و التي نماثلها بمولد مؤمثل لتوتر مستمر . E 12V ) b ( وشيعة معامل تحريضها الذاتي Lو مقاومتها . r 1,5 D يمثل موصال أوميا مكافئا لباقي عناصر الدارة مقاومته . R 4,5 K قاطع التيار. .1نغلق قاطع التيار Kعند اللحظة t 0فير في الدارة تيار كهربائي ) . i (t .1.1ارسم تبيانة الشكل ومثل عليها التوترات في االصطالح مستقبل. .2.1بين أن المعادلة التفاضلية التي تحققها شدة التيار ) i (tتكتب على di i الشكل A dt محددا تعبيري الثابتتين و . A .3.1بين باعتماد معادلة األبعاد ،أن الثابتة لها بعد زمني. .4.1يمثل الشكل ( )3منحنى تغيرات التيار المار في الدارة بداللة الزمن. .1.4.1عين مبيانيا ثابتة الزمن و شدة التيار I 0في النظام الدائم. .2.4.1استنتج معامل التحريض الذاتي Lللوشيعة ( .) b الجزء . IIانعدام التيار الكهربائي في الدارة األوليـة: .2نفتح الدارة األولية عند لحظة نعتبرها أصال جديدا للتواريخ ( .) t 0فتتناقص شدة التيار ) i (tالمار في الدارة وتظهر شرارة بين مربطي الشمعة في الدارة الثانوية. .1.2حدد من بين التعبيرين التاليين ل ) i (tالتعبير الموافق لهذه الحالة .علل جوابك . حيث Bثابتة. t ) i(t ) B.(1 e ؛ t i (t ) B.e ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: .2.2يمثل المنحنيين (أ) و (ب) في الشكل ( )4تغيرات شدة التيار بداللة الزمن بالنسبة لوشيعتين (أ) و (ب) لهما نفس المقاومة rو معاملي تحريض ذاتي مختلفين .علما أن التوتر Uفي الدارة الثانوية يتناسب اطرادا مع iو أن اشتعال t الشمعة يتم بكيفية جيدة كلما كان التوتر Uكبيرا .حدد الوشيعة التي يتم بواسطتها اشتعال الشمعة بكيفية أفضل. تمرين:4 لدراسة تغير التيار في ثنائي قطب يحتوي على وشيعة معامل تحريضها L = 0,25 Hومقاومتها الداخلية rو موصل اومي مقاومته R = 10 Ωنطبق بين مربطيه بواسطة مولد ذي توتر ثابت . E = 6V .1ما فائدة الصمام التنائي في التركيب الكهربائي 2نغلق قاطع التيار kلمدة طويلة و بواسطة فولط متر بين مربطي الوشيعة وجهاز امبير متر نحصل على القيمتين ، i = 0,24 A ، 𝑢𝐿 = 3,6 Vاحسب r .3بين على الدارة كيفية ربط راسم التذبذب لمعاينة المنخنى )i = f(t الممثل في المبان مع التعليل .4عرف ثابتة الزمن τللدارة وعبر عنها بداللة r ، R ، Lثم احسب قيمتها .5بتطبيق قانون اضافيات التوترات اثبت أن : 𝑖𝑑 1 𝐼 حيث I0شدة التيار في النظام الدائم + 𝜏 𝑖(𝑡) = 𝜏0 𝑡𝑑 t .6بين أن حل المعادلة هو من الشكل 𝑖(𝑡) = 𝐼0 (1 − e−τ ) : .7احسب قيمة الطاقة الكهربائية المخزنة في الوشيعة عند t=20ms .8نغير اآلن قيمة معامل التحرض Lللوشيعة وبمعالجة المعطيات ببرمجية إعالمية نسجل قيم τثابتة الزمن للدارة فنحصل على النتائج المدونة في الجدول التالي : 20 0,5 12 0,3 8 0,2 4 0,1 ) (ms )L(H أ -ارسم البيان )L = h(τ ب -اكتب المعادلة الرياضية للمبيان . ج -استنتج قيمة مقاومة الوشيعة ، rهل تتوافق هذه القيمة المحصل عليها في السؤال .2 .9نضبط معامل تحريض الوشيعة على القيمة L=0,25Hو عند لحظة من لحظات النظام الدائم نفتح قاطع التيار و نعتبر هذه اللحظة اصال جديدا للتواريخ . أ -استنتج تعبير التوتر الكهربائي 𝐿𝑢 بين مربطي الوشيعة .ارسم كيفيا شكل المبيان )𝑢𝐿 = f(t تمرين:5 نعتبر التركيب الكهربائي جانبه حيث القيم المميزة للمركبات هي R 500 :؛ R 100 و . r 10 نستعمل نظاما معلوماتي اللتقاط شدة التيار وبرناما مالئما لمعالجة المعطيات فنحصل على المبيانين التاليين عند فتح أو إغالق ، Kتمثل اللحظة t 0لحظة إغالق أو فتح Kو ذلك حسب الحالة المدروسة. .1حدد المنحنى الموافق إلقامة التيار والمنحنى الموافق النقطاعه معلال جوابك. ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: التيار K .2ما الدور الذي يلعبه وجود الصمام في الدارة.نعتبر عند انقطاع التيار أن قاطع وندرس الدارة بالنسبة ل . t 0 .3أعط بداللة المعطيات المميزة للدارة تعبير iشدة التيار قبل فتح القاطع ، Kثم استنتج قيمة ) i 0 i(t 0مباشرة بعد إغالق الدارة احسب . i 0 .4أثبت المعادلة التفاضلية :و حدد . t .1.4تأكد من أن الدالة i(t ) A.e حل للمعادلة التفاضلية ،أحسب Aثم اكتب تعبير ) . i(t .2.4ما شكل المنحنى ) i(t؟ قارنه مع المنحنى التجريبي. .3.4حدد مبيانيا و استنتج Lمعامل تحريض الوشيعة. .4.4عبر بداللة المعطيات عن الطاقة المغنطيسية للوشيعة عند اللحظة t 0ثم أحسب قيمتها. .5.4ما قيمة الطاقة المخزونة في الوشيعة عند تحقق النظام الدائم؟ استنتج قيمة الطاقة التي منحتها الوشيعة للدارة عند فتح . Kما الشكل الطاقي الذي تتحول إليه الطاقة المخزونة في الوشيعة تمرين:6 لتحديد معامل التحريض Lلوشيعة ننجز التركيب التجريبي جانبه .في لحظة t 0نفتح قاطع التيار kونعاين ،بواسطة راسم الممثل جانبه. تذبذب ذاكراتي ،التوتر u Rبين مربطي الموصل األومي فنحصل على المنحنى A .1ما دور الصمام ذي وصلة Dالذي نعتبره مؤمثال ؟ .2أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر . u R كان مغلقا منذ مدة طويلة i L Y K D E R t .3تحقق أن حل المعادلة التفاضلية يكتب على الشكلu R R.I 0 .e : .4عبر عن بداللة Rو . L M ) uR (V A .5ماذا يمثل I 0؟ .6أحسب قيمة معامل التحريض Lللوشيعة علما أن . R 100 )t (ms )t (ms تمرين:7 تحديد مميزات وشيعة.ننجز دارة كهربائية مكونة من األجهزة التالية و المركبة على التوالي: مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة .E =6V موصل أومي مقاومته .R=50Ω وشيعة ).(L,r قاطع التيار.عند لحظة نعتبرها أصال للتواريخ ،نغلق قاطع التيار . .1أرسم تبيانة الدارة ووجها باختيارك ،ثم مثل عليها التوتر بين مربطي كل جهاز. )(b D + G K - الشكـل ()2 .2أوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) . u R (t ) du R (t .3يعطي المنحنى الممثل على الوثيقة جانبه تغيرات dt للتوتر بين مربطي الموصل األومي بداللة التوتر ) . u R (t المشتقة األولى .3.1استنتج قيمتي كل من Lمعامل تحريض الوشيعة و مقاومتها . r .3.2أحسب قيمة الطاقة المخزونة في الوشيعة في النظام الدائم تمرين :8تمرين موضوعاتي نركب وشيعة مثالية ) ( r 0معامل تحريضها الذاتي Lعلى التوالي مع موصل أومي مقاومته . R=100Ω ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: نعاين بواسطة جهاز مالئم تطور التوتر ) u G (tبين مربطي المولد و التوتر ) u R (tبين مربطي الموصل األومي و التوتر ) u L (tبين مربطي الوشيعة ،فنحصل على المنحنيات ( )1و ( )2و ( )3الممثلة على الشكل (.)1 المنحنى(: )1التوتر ) u G (tالمنحنى( :)2التوتر ) u R (tالمنحنى(: )3التوتر ) u L (t .1حدد مبيانيا قيمة التوتر لمولد ) Eالمنحنى(.()1 ) L du R (t .2بين أن : R dt u L (t ) . .3أتبث المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) . u R (t du R .4اعتمادا على المعادلة التفاضلية السابقة أوجد عند اللحظة t 0تعبير )(t 0 dt du قيمة . Lنعطي . R (t 0) 4000v / s dt R .5يُكتب حل هذه المعادلة التفاضلية على شكل ) u R (t ) U 0 .(1 e .tمع . L بداللة Lو Rو . Eأوجد .1.6أوجد قيمة U 0مبيانيا (المنحنى(.()2 .2.6بين أن لها مقلوب بعد الزمن. .3.6استنتج تعبير التوتر ) u L (tبين مربطي الوشيعة بداللة الزمن tو Eو ). تذكير ( u L (t ) + uR (t ) =E : .4.6بين أنه عند اللحظة t1 . ln 2يكون التوتر بين مربطي الوشيعة مساويا للتوتر بين مربطي الموصل األومي ). u R (t1 ) = u L (t 1 .5.6باالعتماد على المبيان حدد ثم أحسب قيمة . t1 1 u R2 .7بين أن تعبير الطاقة المغناطيسية المخزونة في الوشيعة هو. Em L. 2 : 2 R .8نعتبر أن L 0.1Hباالعتماد على الشكل ( )1أحسب الطاقة المغناطيسية المخزونة في الوشيعة عند اللحظة . t1 تمرين :9تمرين موضوعاتي في محركات السيارات الحديثة ،يُحقن الوقود داخل غرفة االحتراق بواسطة حاقنات ، Injecteursيتم فتح وغلق الحاقنة بواسطة كهرمغنطيس ،وهذه العملية تتم بكيفية دورية .في هذا التمرين ندرس الوشيعة المكونة للكهرمغنطيس .يُمثل الشكل أسفله تغيرات التوتر ) uL(tب ين مربطي الوشيعة ،وكذلك دورية حقن الوقود عندما يدور المحرك بمعدل 3000دورة في الدقيقة. .1دراسة التوتر بين مربطي الوشيعة: .1.1اعتمادا على الوثيقة ، 1حدد Tدور التوتر ) uL(tبين مربطي الوشيعة. .1.2الدور ' Tلعملية الحقن هل يساوي Δtأم 'Δt أم ' Δt + Δt؟ .1.3قارن Tو '.T .1.4بين أن قيمة ' Tمتوافقة مع 3000دورة في الثانية التي ينجزها المحرك. .2تحديد معامل التحريض الذاتي للوشيعة: ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L سلسلة رقم1: لتحديد Lمعامل التحريض الذاتي للوشيعةالتي نعتبرها مثالية ،ننجز التركيب الممثل علىىىىى الوثيقىىىىة ، 2حيىىىىث أن .R=1,00kΩالمىىىىدخلين EA0و EA1متصىىىىلين بوسىىىىيطمعلوماتي مىىىىرتبط بحاسىىىىوب ، حيث نتمكن من الحصول على المنحنيين الممثلين على الوثيقة .3 .2.1حدد التوتر المشاهد عند المدخل EA0و التوتر المشاهد عند المدخل . EA1 .2.2كيف تمكنا من الحصول على ) uL(tانطالقا من التوترات المسجلة عند المدخلين EA0و . EA1 .2.3استغالل النتائج : di بداللة ) u(R)(tو . R .2.3.1أعط تعبير التوتر ) ، u(R)(tثم استنتج تعبير dt .2.3.2اعتمادا على الوثيقة ، 3امأل الجدول التالي: 'Δt Δt 1,3.103 1,3 ) du R (t ) (V .s 1 dt di )(.......... dt ) u L (t )(V )L(...... .2.3.4انطالقا من تعبير ) uL(tو القيم المعطاة في الجدول السابق ،استنتج قيمة Lفي المجال Δtثم في المجال '. Δt سلسلة رقم1: ثنائي القطب )(R,L )Dipôle (R,L ملخص رقم8: الدارة RLCالمتواليـــــــة Le circuit RLC série .Iالتذبذبات الحرة قي دارة RLCمتوالية: .1تفريغ مكثف في وشيعة: .1.1التركيب التجريبي: عند الموضع ( )1لقاطع التيار Kيشحن المكثف. عند الموضع ( )2لقاطع التيار ،نحصل على دارة RLCمتوالية حيث يفرغالمكثف في الوشيعة (المقاومة الكلية للدارة ’.) R= r + r .1.2نتائج التجربة :نرفع تدريجيا قيمة ’ rفنشاهد على شاشة راسم التذبذب المنحنيات التالية: .1.3م الحظا ت: عندما تكون Rصغيرة نالحظ أن التوتر ) uC(tبين مربطي المكثف يتأرجح بين قيم قصوى موجبة وقيم دنيا سالبة ،نقول إن تفريغ المكثف تذبذبي .وسع التذبذبات يتناقص مع مرور الزمن ،نقول إن التذبذبات مخمدة. عندما تأخذ Rقيمة معينة نالحظ اختفاء التذبذبات ،حيت يرجع التوتر ) uC(tبسرعة إلى الصفر دون تأرجح. بالنسبة لقيم كبيرة جدا ل Rتزول التذبذبات. .1.4نتيجة :يؤدي تفريغ مكثف مشحون في وشيعة دارة ( RLCمع Rصغيرة)إلى ظهور تذبذبات حرة و مخمدة ،نقول إن الدارة RLCالمتوالية تُكون متذبذبا كهربائيا حرا و مخمدا. ملحوظة :هذه التذبذبات تعتمد فقط على الطاقة المخزونة في المكثف منذ اللحظة البدئية ،لذا نسميها تذبذبات حرة . .1.5أنظمة التذبذبات الحرة: أ -نظام شبه دوري: نحصل على هذاالنظام عندما تكون Rصغيرة ويتميز هذاالنظام بشبه دور،Tوهو المدة لفاصلة بين قيمتين قصويتين متتاليتين للتوتر)uC(t ملحوظة :شبه الدور يتعلق فقط ب قيمتي Lو . C ب -نظام ال دوري (نظام فوق الحرج): عندما تكون Rكبيرة جدا تزول التذبذبات نظرا لشدة الخمود ،إذ يتناقص ) uC(tإلى أن ينعدم. د -نظام حرج: توجد قيمة معينة ل Rيرمز لها ب ، Rcتسمى مقاومة حرجة ،وهي قيمة تفصل بين النظام شبه الدوري والنظام الال دوري. الدارة RLCالمتواليـــــــة Le circuit RLC série ملخص رقم8: .2المعادلة التفاضلية للدارة: لنعتبر نركيبا مبسطا للتركيب السابق: حسب قانون إضافية التوترات نكتبuC + uL + ur’ =0 : أيuC + (r+r’)i + Ldi/dt =0 : أي uC + r.i + Ldi/dt + r’i =0 أي uC + Ri + Ldi/dt =0 )(1 2 di d u نعلم أن q= C.uCو i=dq/dtومنه i=C.duC/dtو C. 2C dt dt 2 du c d 2uC أيd u C R du C 1 u C 0 :المعادلة u RC LC إذن العالقة ( )1تصبح 0 : C 2 L dt LC dt dt 2 dtالتفاضلية ملحوظات: R duC المقدارL dt هو الذي يعبر عن ظاهرة خمود التذبذبات. المعادلة التفاضلية التي تحققها شحنة المكثف qهي :)d 2 ( q / c) R d ( q / c 1 ) ألن ( q / c) 0 2 L dt LC dt 2 d q R dq 1 ) uC=q/cأيq 0 : 2 L dt LC dt .3التذبذبات غير المخمدة في دارة مثالية :LC .3.1المعادلة التفاضلية: إذا اعتبرنا دارة مكونة من وشيعة مثالية ومكثف: حسب قانون إضافية التوترات نكتبuC + uL =0 : أي: d 2 uC u C LC 0 dt 2 أيuC + Ldi/dt=0 : d 2 uC 1 يعنيuC 0 : 2 LC dt المعادلة التفاضلية التي يحققها . uC d 2q 1 ملحوظة :المعادلة التفاضلية التي تحققها شحنة المكثف qهيq 0 : 2 LC dt .3.2حل المعادلة التفاضلية : حل هذه المعادلة التفاضلية عبارة عن دالة جيبية تكتب على شكل: حيث أن : ) .t T0 uC (t ) U m cos( 2 :Umوسع التذبذبات. .t T0 :T0الدور الخاص. : 2الطور عند اللحظة . t : الطور عند أصل التواريخ . t = 0 أ -تحديد الدور الخاص:T0 duC 2U m لدينا u C (t ) U m cos( 2 .t ) :إذنsin( 2 .t ) : T0 dt T0 T0 d 2uC 4 2U m بالتاليcos( 2 .t ) : 2 2 T0 dt T0 Um cos( 2 .t ) 0 LC T0 بتعويضها في المعادلة التفاضلية نحصل على: .t ) 0 T0 U m cos( 2ومنه: 1 0 LC 4 2 2 T0 أي : .t ) T02 4 2 LC T0 cos( 2 يعني : 4 2U m 2 T0 T0 2 LC الدارة RLCالمتواليـــــــة Le circuit RLC série ملخص رقم8: ب -تحديد Umو : لتحديد Umو نعتبر الشروط البدئية: -عند t=0 i(0)=0 duC ) CU m sin( 2 .t dt T0 لدينا: إذن i(0) CU m sin( ) 0 :يعني -عند t=0 sin( ) 0 ومنه : i(t ) C. 0 أو أي: uC(0)=E U m cos( ) E E cos( ) Um يعني: E>0و Um>0فإن : بما أن cos( ) 0بالتالي نختار . 0 إذن: ) .t T0 مع : u C (t ) E cos( 2 T0 2 LC تطبيق :باعتماد معادلة األبعاد بين أن المقدار 2 LCله بعد زمني. لدينا uL=L.di/dt :أي : ] [I ] [t [U ] [ L]. يعني: ] [t ] [I [ L] [U ]. ][Q و C=q/uCأي: ] [U ] [t ] [ I ].[t بالتالي: [t ]2 [ L].[C ] [U ]. .إذن[ L][C] [t ] : ] [ I ] [U [C ] و لدينا Q=I.tأي ] [Q] [ I ].[tإذن: ] [ I ].[t ] [U [C ] وبما أن 2البعد له فإن 2 LCله بعد زمني ج -تعبير qو :i -لدينا q(t)=C.uC(t) :إذن : ) .t T0 q(t ) CU m cos( 2أي: ) .t T0 q (t ) q m cos( 2 مع qm=CUm 2 ولدينا i(t)=dq/dt :إذن:i (t ) ) q m sin( 2 .t ) = I m sin( 2 .t T0 T0 T0 2 =. Im أو: مع qm ) i (t ) I m cos( 2 .t T0 2 T0 .4الدراسة الطاقية: .4.1حالة الدارة المثالية: الطاقة الكلية Eالمخزونة في الدارة LCفي كل لحظة هي مجموع الطاقة الكهربائية Eeالمخزونة في المكثف و 1 1 Emالمخزونة في الوشيعةC.uC2 L.i 2 : 2 2 ET Em Ee لنمثل مختلف الطاقات بداللة الزمن: من التمثيل المبياني نالحظ أنه عندما تنقص الطاقة الكهربائية Eeالمخزونة في المكثف تزداد الطاقة المغناطيسية Em المخزونة في الوشيعة والعكس بالعكس ،إذن هناك تبادل طاقي بين المكثف و الوشيعة ،الشيء الذي يفسر ثبات الطاقة الكلية Eأي أنها تتحفظ. الدارة RLCالمتواليـــــــة Le circuit RLC série ملخص رقم8: بين تحليليا أن E 1 2 ثابتة . 1 2t 1 2t ( C.U m2 cos 2 ( ) L.I m2 sin 2 ) 2 T0 2 T0 1 2 لدينا E= ET C.uC2 L.i 2 :أي2 2 = qm نعلم أن CU m :T0 T0 ET 1 2 .t 1 4 2 .t ( ET C.U m2 cos 2 ( ) L. 2 C 2U m2 sin 2 ) 2 T0 2 T0 T0 2 = Imإذن: 4 1 2 .t 1 2 .t T0 2 4 2 LCإذن: ( C.U m2 cos 2 ) L. 2 ( C 2U m2 sin 2 ) 2 T0 2 4 LC T0 1 1 1 1 ET C.U m2 cos 2 (...) CU m2 sin 2 (...) C.U m2 [cos 2 (...) sin 2 (...)] C.U m2 Cte 2 2 2 2 2 2 2 2 I T I T 1 1 I 4 LC 1 U m = m 0إذن: ET C. m2 0 2 C. m 2 2 LI m2 2 4 C 2 4 C 2 2C 2 و لدينا : بالتالي: من جهة أخرى: نتيجة: ET 2 m 1 1q تكون الطاقة الكلية لدارة مثالية LCثابتة وتساوي الطاقة البدئية المخزونة في المكثف:C.U m2 2 2 C ET خالل التذبذبات غير المخمدة تتحول الطاقة الكهربائية المخزونة في المكثف إلى طاقة مغناطيسية والعكس:1 1 1 1 C.uC2 L.i 2 C.U m2 LI m2 2 2 2 2 ET .4.2حالة الدارة :RLC 2 1q 1 الطاقة الكلية للدارة RLCهي L.i 2 : 2 C 2 dET q dq di q di L.i i ( L ) dt C dt dt C dt dET q d 2q أي: ) i( L 2 dt C dt E= ET إذن: d 2q q R dq باعتبار المعادلة التفاضلية التي تحققها 0 : q 2 LC L dt dt d 2q q dq dET dET فنحصل على i ( R.i ) R.i 2 0 : يعني L 2 R R.i :نعوضها في تعبير dt dt C dt dt أي: d 2q q R dq 2 LC L dt dt لنمثل مختلف الطاقات بداللة الزمن: المقدار R.i2يعبر عن القدرة الكهربائية المبددة في المصل األومي بمفعول جول. نتيجة :تتناقص الطاقة الكلية لدارة RLCمتوالية ،بسبب مفعول جول (أنظر شكل 19ص .)137 .5صيانة التذبذبات: يمكن صيانة التذبذبات في دارة RLCمتوالية ،وذلك بتعويض الطاقة المبددةبمفعول جول الدارة RLCالمتواليـــــــة Le circuit RLC série ملخص رقم8: باستعمال جهاز الصيانة ،وهو عبارة عن مولد يزود الدارة بتوتر ugيتناسب اطرادا مع شدة التيار ) R0 ( ug =R0.i(t) : i(tقابلة للضبط ). باعتبار التركيب التجريبي جانبه لدينا:أي: uC + r.i + L.di/dt + r’.i = R0.i إذن: uC +(R-R0).i + L.di/dt = 0. uC + uL + ur’ = ug نضع ’R=r+r عند ضبط المقاومة R0عند القيمة R0=Rنجد uC + L.di/dt = 0. :أي: وهي المعادلة التفاضلية لدارة مثالية . d 2 uC 1 uC 0 2 LC dt سلسلة رقم: تمرين :1 يتكون متذبذب كهربائي من وشيعة معامل تحريضها Lمقاومتها الداخلية مهملة ،مكثف سعته ، C 2,5 Fقاطع التيار . .1ارسم الدارة الكهربائية . .2عند اللحظة t 0نغلق قاطع ونسجل تغيرات u Cالتوتر بين مربطي المكثف في عدة لحظات فنحصل المنحنى اسفله : أ -أكتب العالقة بين شدة التيار المار بالدارة والتوتر u C ب -ما نظام الذبذبات المحصل عليها ؟ علل . .3حدد قيمة الدور الخاص T0و استنتج قيمة Lمعامل تحريضها الوشيعة. .4أثبت أن الطاقة االجمالية للدارة ثابتة في كل لحظة ، ثم أوجد القيمة العددية لهذه الطاقة . .5نفتح قاطع ونضيف للدارة مقاومة Rقابلة للضبط .نشحن المكثف فنغلق قاطع من جديد مع ضبط . R=10Ωنعاين تغيرات u Cبداللة الزمن فنحصل على المنحنى جانبه . أ -ما هو طبيعة الذبذبات المحصل عليها ؟ ب -هل تؤثر قيمة المقاومة على شبه دور الذبذبات ؟ ج -أوجد قيمة شبه الدور. جـ -كيف تؤثر المقاومة على طبيعة الذبذبات ؟ د -أحسب قيمة T شدة التيار المار بالدارة عندما . t ه -بين قيمة الطاقة 4 الكهربائية في الدارة غير ثابتة و احسب قيمتها عند .t=5sو- حدد قيمة المقاومة Rالالزمة للحصول عل نظام الدوري تمرين :2 نشحن مكثفا سعته C= 0,25μFبواسطة مولد قوته الكهرمحركة E=12V ،ونركبه عند اللحظة t=0بين مربطي وشيعة معامل تحريضها الذاتي Lو مقاومتها .rنعاين بواسطة راسم التذبذب التوتر ) u C (tبين مربطي المكثف (المنحنى شكل.)1 .1ما نظام التذبذبات الذي تشهده الدارة ؟ ما سبب خمود التذبذبات؟ .2أوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u C (tبين مربطي المكثف. .3حدد مبيانيا قيمة شبه الدور .T .4نعتبر أن المقاومة rمنعدمة .4.1 .أكتب في هذه الحالة المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u C (tبين مربطي المكثف .4.2 .حل هذه المعادلة هو uC (t ) A cos( .t ) :ما تعبير كل من Aو و . .4.3استنتج تعبير كل من الشحنة ) q(tللمكثف و شدة التيار ) i (tالمار في الدارة .4.4 .أعط تعبير الدور الخاص T0 للدارة .4.5 .أحسب قيمة معامل التحريض الذاتي Lللوشيعة علما أن شبه الدور Tيساوي الدور الخاص . T0 .4.6ما نوع الطاقة المخزونة في الدارة عند اللحظة ( t=0,5msكهرساكنة أم مغناطيسية)؟ علل جوابك. .4.7أحسب شدة التيار المار في الدارة عند اللحظة.t=0,5ms تمرين :3 نصل مربطي مكثف سعته Cبمولد قوته الكهرمحركة E=10V بعد الشحن الكلي للمكثف نربطه مع وشيعة معامل تحريضها Lو مقاومتها الداخلية مهملة بواسطة جهاز مالئم نعاين الطاقة المغنطيسية المعزونة في الوشيعة مع الزمن فنحصل على الشكل جانبه .1ما طبيعة النظام المحصل كيف تفسره 2 -.اوجد المعادلة التي يحققها شدة التيار )i(t سلسلة رقم: 𝜋2 𝜋𝐶.𝐸.2. .3بين ان )𝑡 𝑇 (.i(t)=- 𝑇 . sinحال للمعادلة التفاضلية محدد تعبير 𝑇0 .4 -حدد قيمة الدور الخاص T0و قيمة 0 0 الطاقة القصوى بالوشيعة -5-احسب قيمة سعة المكثف -6-احسب قيمة شدة التيار القصوي في الوشعة .7احسب قيمة معامل تحريض الوشيعة تمرين :4 تحتوي الدارة المبينة على الشكل جانبه على :مكثف سعته ، C=1µFوشيعة معامل تحريضها ، L=10mHوقاطع التيار k .1بدئيا نشحن المكثف بتوتر . U 0فنغلق قاطع التيار Kعند لحظة نعتبرها اصال للتوريخ t 0 أ -ما نظام الذبذبات المحصل عليها ب -اوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها ) u(tالتوتر بين 𝜋 Uc(t) =UCm.cos(2حدد تعبير كل من مربطي المكثف ج -حل هذه المعادلة هو )𝜑 𝑡 + 𝑇0 𝜋 2د -احسب قيمة الدور الخاص .T0د -أرسم منحنى تغيرات u Cبداللة الزمن UCmو 𝜑 و 𝑇0 . .3نعتبر ان المقاومة الداخلية للوشيعة غير مهملة r=10ما نظام الذبذبات المحصل عليها ؟ تمرين :5 ننجز التركيب التجريبي والذي يضم مولد ل للتوتر ، E 12Vموصل أومي مقاومته ، R 200قاطع للتيار ، K ()2 )(1 K مكثف سعته Cو وشيعة معامل تحريضها الذاتي Lومقاومتها الداخلية . r R .Iدراسة شحن المكثف: )(L , r uC C E بدئيا المكثف غير مشحون ،عند لحظة t 0نضع قاطع التيار Kفي الموضع )(1 و بواسطة جهاز راسم التذبذب ذاكراتي نحصل على المنحنى ( Iأسفل )الممثل للتوتر ) u C ( tبين مربطي المكثف. .1انقل التركيب التجريبي على ورقة التحرير ومثل كيفية ربط راسم التذبذب لمعاينة التوتر ) . u C ( t .2أوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u C ( tخالل شحن المكثف. t u C (t) A (1 e ) .3تمثل حال للمعادلة التفاضلية .أوجد تعبيري Aو بداللة R ، Eو . C .4باعتماد المنحنى Iحدد مبيانيا قيمة . A .5ما اسم الثابتة ، باستعمال معادلة األبعاد بين أن ل بعد الزمن. .6حدد مبيانيا قيمتها و تأكد من أن قيمة Cسعة المكثف هي . C 5 F .IIدراسة تفريغ المكثف في وشيعة. في لحظة نعتبرها من جديد أصال للتواريخ نؤرجح قاطع التيار Kإلى الموضع ) (2و بواسطة جهاز راسم التذبذب ذاكراتي نحصل على المنحنى ( IIأسفل ) الممثل للتوتر ) u C ( tبين مربطي المكثف. .1ما هو نظام الذبذبات المالحظ؟ علل جوابك. .2أحسب قيمة شبه الدور . T .3نعتبر أن شبه الدور Tيساوي الدور الخاص T0للذبذبات أعط تعبير T0واستنتج قيمة معامل تحريضها الذاتي L للوشيعة. .4أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) u C ( tبين مربطي المكثف. .5من خالل المعالة التفاضلية السابقة ما هو المقدار المسئول عن خمود الذبذبات. .6أعط تعبير الطاقة الكلية للدارة ،واحسب قيمتها البدئية (عند اللحظة ) t 0 سلسلة رقم: )uC (V )uC (V E=12V المنحنى II المنحنى I )t (ms )t (ms تمرين :6تمرين موضوعاتي .Iاستجابة ثنائي القطب RL لرتبة توتر صاعدة. يشتغل محرك السيارات الذي يستخدم البنزين ) (Essenceبفضل شرارات تحدث على مستوى الشمعات ).(Bougies يرتبط تكون الشرارات بغلق و فتح دارة كهربائية تحتوي أساسا على وشيعة ) (L, rو بطارية السيارة وقاطع للتيار إلكتروني. يمثل الشكل ( )1النموذج المبسط لهذه الدارة حيث Rالمقاومة الكلية لباقي عناصر الدارة. معطيات: القوة الكهرمحركة للبطارية . E 12Vالمقاومة الكلية لباقي عناصر الدارة . R 5,5 نغلق قاطع التيار Kعند اللحظة . t 0يمثل منحنى الشكل ( )2تغيرات شدة التيار الكهربائي المار في الدارة بداللة الزمن. .1.1أثبت المعادلة التفاضلية التي تحققها شدة التيار المار في الدارة. t .2.1حل المعادلة التفاضلية هو ) . i(t ) A.(1 e أوجد تعبير كل من Aو . .3.1ما تأثير الوشيعة على إقامة التيار عند غلق الدارة ؟ .4.1عين مبيانيا قيمة ثابتة الزمن . .5.1حدد قيمة كل من rو . L .IIالتذبذبات الحرة في دارة RLC متوالية. لدراسة التذبذبات الكهربائية الحرة ،ننجز التركيب الممثل في الشكل ( ،)3والمتكون من وشيعة معامل تحريضها Lو مقاومتها rو موصل أومي مقاومته Rقابلة للضبط و مكثف سعته Cو مولد قوته الكهرمحركة . E نشحن المكثف ثم نؤرجح قاطع التيار عند اللحظة t 0إلى الموضع .2 تمثل الوثيقتان ( )1و ( )2أسفله تغيرات التوتر u Cبين مربطي المكثف بداللة الزمن بالنسبة لقيمتين مختلفتين للمقاومة . R .1.2أقرن بكل وثيقة نظام التذبذبات الموافق .2.2حدد قيمة Tشبه دور التذبذبات. .3.2نعتبر أن شبه الدور Tيقارب الدور الخاص T0للتذبذبات الكهربائية الحرة غير المخمدة .استنتج قيمة . C حدد في حالة الوثيقة ( )1قيمة الطاقة الكهربائية المبددة بمفعول جول في الدارة بين اللحظتين t 0و . t1 8ms سلسلة رقم: تمرين :7 نشحن مكثف سعته C 10Fكليا بواسطة مولد Gقوته الكهرمحركة E 6Vو نفرغه في الوشيعة ( ،)bونعاين على شاشة راسم التذبذب منحنى الشكل 3الممثل لتغيرات u Cالتوتر بين مربطي المكثف بداللة الزمن. .1ارسم تبيانة التركيب التجريبي المستعمل. .2علل خمود التذبذبات. .3عين مبيانيا قيمة شبه الدور ، Tواستنتج قيمة معامل التحريض L للوشيعة ( )bباعتبار الدور الخاص للمتذبذب يساوي شبه الدور T ( نأخذ .) 2 10 du C .4عبر عن الطاقة الكلية E tللدارة بداللة Lو Cو u Cو dt dE .5باستعمال المعادلة التفاضلية ،بين أن ، t r.i 2حيث iشدة dt uC )(V t )(ms 80 70 60 50 40 30 20 10 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 التيار المار في الدارة عند اللحظة tو rمقاومة الوشيعة. .6ما نوع الطاقة المخزونة في الدارة عند اللحظة t 25 ms؟ علل جوابك. .7نركب ا الوشيعة ( )bو المكثف السابق على التوالي مع مولد يزود الدارة بتوتر يتناسب اطرادا مع شدة التيار المار فيها ( .) u k.iتكون التذبذبات مصانة عندما تأخذ kالقيمة ) . k 50 (SIأوجد rمقاومة الوشيعة. تمرين:8 نشحن مكثفا سعته Cكليا بمولد قوته الكهرمحركة E=8Vفنربطه على التوالي مع مقاومة Rقابلة للضبط و وشعية معامل تحريضها L=0,8Hباالضافة الى قاطع التيار .Iنضبط قيمة Rعلى الصفر ،و عند لحظة نعتبرها اصال للتواريخ نغلق قاطع التيار .نعاين بواسطة راسم التذبذب ذي ذاكرة التوتر u C بين مربطي المكثف ،فنحصل على المنحنى الممثل في الشكل. .1ارسم الدارة الكهربائية التفاضلية التي يحققها التوتر uCبين مربطي .2أوجد المعادلة المكثف. الحالة مقرا لذبذبات كهربائية دورها الخاص T0 .3تكون الدارة في هذه 𝜋2. علما ان حل المعادلة ) Uc(t) = Ecos( 𝑇 t+φاوجد تعبير الدور 0 له بعد زمني الخاص T0بين ان .4حدد قيمة معامل Cسعة المكثف .5ما هي مختلف التبادالت الطاقية التي تحدث في الدارة الكهربائية ؟ .IIنشحن المكثف كليا من جديد باستعمال نفس المولد فننجز نفس التركيب و نضبط قيمة المقاومة على قيمة ’ .Rعند لحظة نعتبرها اصال للتواريخ نغلق قاطع التيار .نعاين بواسطة راسم التذبذب ذي ذاكرة التوتر u Cبين مربطي المكثف ،فنحصل على المنحنى الممثل في الشكل. .1قارن شبه الدور و Tبالدور الخاص T0 سلسلة رقم: .2خالل مدة زمنية حيث tn=n.Tحيث nعدد طبيعي الطاقة المفقودة بمفعول جول Ejتمثل 98%من الطاقة E0 المخزونة بدئيا في المكثف أ -عند اللحظة tn=n.Tالطاقة الكهربائية هي الطاقة المخزونة في المكثف .فسر لماذا ؟ ب -نعتبر عند اللحظة 0و tnالطاقة الكهربائية للمتذبذب على التوالي E0و Enاحسب Enو حدد العدد n تمرين :9 نعتبر التركيب التجريبي الممثل في الشكل 1و المكون من مكثف سعته C =0, 25 FFمشحون بدئيا تحت التوتر Uو وشيعة معامل تحريضها L و مقاومتها ،rو قاطع التيار . Kعند اللحظة t=0نغلق قاطع التيار و نعاين بواسطة راسم التذبذب التوتر uCبين مربطي المكثف ،فنحصل على الرسم التذبذبي الممثل في الشكل 2 .1فسر شكل المنحنى المحصل عليه على المستوى الطاقي .ما اسم هذه الظاهرة ؟ . 2عيِّن مبيانيا قيمة شبه الدور Tو استنتج قيمة معامل التحريض Lللوشيعة باعتبار الدور الخاص T0للمتذبذب يساوي شبه الدور. .3ما نوع الطاقة المخزونة في الدارة عند اللحظة t 1, 25ms؟ علل جوابك. 𝑑2 𝑢C 𝑑𝑢C 2 .4بين ان المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر uCتكتب على الشكل + 2. . dt + ω . uC = 0 dt2 أعط تعبير كل من و بداللة L , Cو. r .6نركب الوشيعة و المكثف السابقين على التوالي مع مولد يزود الدارة بتوتر يتناسب اطرادا مع شدة التيار المار فيها ) (u=k.iتكون التذبذبات مصانة عندما تأخد kالقيمة ،k=80,5SIأو جد rمقاومة الوشيعة .هل تتوافق هذه النتيجة مع القيمة المحصلعليها في السؤال -5ب تمرين :10 نصل مربطي تنائي قطب RCبمولد قوته الكهرمحركة E=12Vبعد الشحن الكلي للمكثف نربطه مع وشيعة معامل تحريضها Lو مقاومتها الداخلية مهملة نعاين التوتر uRبين مربطي الموصل االومي فنحصل على الشكل جانبه حيث ) (Tيمثل المستقيم المماس للمنحنى عند t=0 .1ما طبيعة النظام المحصل كيف تفسره .2اوجد المعادلة التي يحققها التوتر uR .3اقترح حال للمعادلة التفاضلية السابقة .4ما قيمة التوتر بين مربطي الوشيعة عند t=0 .5احسب قيمة الكمية di(t)/dtعند t=0 .6احسب قيمة معامل تحريض الوشيعة تمرين :11 بعد تشحين مكثفا سعته Cخالل وقت اكبر من (R+R’) .Cنؤرجح قاطع التيار الى الموضع 2 (التركيب جانبه) سلسلة رقم: بواسطة وسيط معلوماتي نعاين التطور الزمني للتوتر ) Uc(tبين مربطي المكثف و شدة التيار المار ) i(tالمار بالدارة (الوثيقة أسفله ) .1حدد شبه الدور Tلذبذبات التوتر ) ،Uc(tثم استنتج القيمة التقريبية لمعامل تحريض الوشيعة L .2احسب الطاقة الكلية Eللدارة عندما تكون حالة الدارة هي النقطة Aثم عند النقطة Bالممثلتين على الشكل .3ماهو شكل منحنى التوتر ) Uc(tإذا ثم تعويض : .1.3السعة Cبسعة أخرى C’=C/4 .2.3المقاومة Rبمقاومة R1=200Rعلما أننا نحصل على النظام الحريج عند 𝐿𝐶√Rt=2. .4نضيف في الدارة RLCتركيبا يدعى تركيب المقاومة السالبة التوتر بين مربيطيه في االصطالح مستقبل هو – )(R+r).i(t يعطي المنحنى أسفله التطور الزمني للطاقة المخزونة في المكثف Eeبداللة الزمن t .1.4ما هو النظام الذبذبي المحصل علية في هذه الدارة .2.4احسب القيمة القصوى Imaxلشدة التيار في هذه الدارة .3.4في أية لحظة تتساوى الطاقة المخزونة في الوشيعة مع الطاقة المخزونة في المكثف .4.4اعتمادا على الدراسة الطاقية اوجد المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر ) Uc(tبين مربطي المكثف تمرين :12تمرين موضوعاتي - Iنريد إنجاز رنان الكتروني يصدر أصوتا خالصة ،وبالخصوص النوطة laالتي يستعملها الموسيقيون لضبط اآلتهم .الصوت الخالص هو موجة صوتية ترددها محدد ،يمكن الحصول عليه بإثارة مكبر للصوت بتوتر كهربائي له تردد نفسه .للحصول على توتر جيبي أنجز التالميذ التركيب التجريبي في الشكل (أ) و المتكون من مولد التوتر المستمر قوته الكهرمحركة E 12Vومقاومته مهملة، موصل أومي مقاومته R 40و مكثف سعته C 1Fو وشيعة مقاومتها الداخلية مهملةومعامل تحريضها . L 0,1H -1بعد شحن المكثف ،نؤرجح قاطع التيار إلى الموضع 2في لحظة . t 0ونعاين التوتر بين مربطي المكثف الشكل جانبه نعطي الحساسية االفقية .Sx=1ms/div أ -ما ثنائي القطب المسؤول عن خمود التذبذبات؟ ب -ما اسم نظام التذبذبات المحصل عليها؟ -2ما اسم المدة الزمنية التي تفصل بين قيمتين متتاليتين قصويتين في الشكل ؟ احسب قيمتها. سلسلة رقم: - IIيمكن الحصول على ذبذبات مصانة و ذالك ،بإضافة جهاز مالئم. -1فسر باقتضاب دور الجهاز من الناحية الطاقية. -2علما أن برامترات الدارة السابقة لم تتغير ،مثل تغيرات التوتر uبداللة الزمن بعد الصيانة -3أعط تعبير الدور الخاص للتذبذبات ،واحسب قيمته. -4استنتج تردد التوتر المحصل عليه. -5نوصل الدارة المتذبذبة بمكبر صوت يحول الموجة الكهربائية الى موجة صوتية ترددها f 0و لها نفس التردد الدارة هل الدارة المصانة تنتج النوطة la؟،علل جوابك. -6ما برمترات الدارة التي يمكن ضبطها لتغيير تردد الصوت المنبعث؟ -7علما أننا النتوفرون على مكثف آخر غير ذلك السابق ،احسب قيمة البرامتر اآلخر للحصول على النوطة . la -8نضبط هذا البرامتر على القيمة ، 232mHحدد طبيعة النوطة التي يصدرها الرنان اإللكتروني المنجز. تمرين:13 ندرس تفريغ المكثف عبر وشيعة تحريضية ،ونركب موصل أومي مقاومته Rعلى التوالي مع الوشيعة كما يبين الشكل التالي : يمكن الحاسوب المجهز بوسيط معلوماتي من دراسة التوترين ) uc(tو) .uR(tنشحن المكثف ثم نؤرجح قاطع التيار في الموضع ، 2نحصل على المنحنى التالي الشكل() 2بالنسبة للمعطيات C = 5pF:و r =10Ωو L = 0.2Hو = E 5Vو . R = 100 Ω يمكن برنم معالجة المعطيات من الحصول على الطاقة المخزونة في الوشيعة Emوالطاقة المخزونة في المكثف Ec وكذا الطاقة الكلية ، E = E m +Ecكما يمثل الشكل.3 -1أنقل الشكل( )1ومثل التوترين ) uL(tو).uR(tوموضحا المدخلين المرتبطين بالوسيط المعلوماتي -2ما لهدف من معاينة التوتر ) .uR(tو ماهو التوتر الذي يبرزه الشكل 1 -2أكتب تعابير مختلف أشكال الطاقات Emو Ecو Eبداللة ucو uRو Rو CوL -3بين ان مشتقة الطاقة بالنسبة للزمن تكتب على شكل ، dE/dt=(R+r).i(t)2ماذاتستنتج -4يعطي المنحنى اعاله الشكل 3الطاقة المخزونة في الوشيعة Emوالطاقة المخزونة في المكثف Ec -1-4تعرف على المنحنى الذي يمثل الطاقة المخزونة في الوشيعة Emوالطاقة المخزونة في المكثف Ec -2-4فسر بايجاز سبب تناقص الطاقة المخزونة في الوشيعة Emوالطاقة المخزونة في المكثف Ec -3-4احسب بين اللحظتين t=0و t=12µsالطاقة المفقودة من طرف الدارة 2 𝑈 𝑑 𝑈𝑑 4𝜋 2 -5بين ان المعادلة التفاضلية التي يخضع لها التوتر ) uc(tهي 𝑑𝑡 2𝑐 + 2. 𝜆 𝑑𝑡𝑐 + 𝑇 2 𝑈𝑐 = 0محددا تعبير 𝜆 تمرين :14 نعتبر التركيب الممثل على الشكل 1و المكون من : مكثف سعته .C=1μF وشيعة مثالية معامل تحريضها Lو مقاومتها مهملة. موصل أومي مقاومته . Rعلما أنه تم شحن المكثف تحت توتر Eقبل تركيبه عند اللحظة t=0في الدارة. .1أتبث المعادلة التفاضلية التي تحققها الشحنة qللمكثف. .2بين أن الطاقة الكلية للدارة المتذبذبة غير ثابتة. 0 شكل1 سلسلة رقم: .3نعاين بواسطة راسم التذبذب ،التوتر uABبين مربطي المكثف ،فنحصل على المنحنى الممثل على الشكل. 2 باالعتماد على المبيان عين: .3.1الشحنة البدئية Q0للمكثف. .3.2الطاقة البدئية المخزونة في المكثف . Ee0 .3.3الطاقة الكلية Etللمتذبذب عند اللحظة . t1=3T .3.4تغير طاقة الدارة المتذبذبة بين اللحظتين t=0و . t’=3T .3.5شبه الدور ،ثم استنتج قيمة ( . Lنعتبر أن يساوي الدور الخاص للدارة المتذبذبة). تمرين :16تمرين موضوعاتي 2 (في التطبيقات العددية نأخذ .) π =10 للحصول على ذبذبات كهربائية ننجز التركيب جانبه المكون من: مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة . E 12V مكثف سعته . C 1F موصل أومي مقاومته . R قاطع التيار . K وشيعة مثالية معامل تحريضها . Lفي البداية يكون قاطع التيار عند الموضع 1حيث يتم شحن المكثف بشحنة . Q0 عند اللحظة t 0نؤرجح قاطع التيار إلى الموضع ( ،2أنظر الشكل .)1 .1باالعتماد على المبيان الشكل 2عين: .1.1نظام الذبذبات؟ .2.1الشحنة البدئية Q0للمكثف .3.1أحسب ) Ee(t 0 0و ) Ee(t1 0.4msكل من الطاقة المخزونة 1 2 في المكثف عند اللحظة t 0 0و الطاقة المخزونة عند اللحظة . ) . t1 0.4msتذكيرq : 2C ( Ee .2أحسب الطاقة المبددة في الدارة بين اللحظتين t 0و . t1ما سبب تبدد هذه الطاقة؟ )تذكير: ( E j E T .3ما نوع الطاقة المخزونة في الدارة عند اللحظة t 2 0.1ms؟ علل جوابك. 2 d q dq 2 .4بين أن المعادلة التفاضلية للدارة تكتب على شكل 02 .q 0 : 2 dt dt 1 . 0 LC و حدد تعبير بداللة Lو Rمع تمرين :17تمرين موضوعاتي في علم األرصاد الجوية ) (météorologieنستطيع أن نحدد نسبة رطوبة الهواء xبالنسبة المئوية .%نقترح أن نقيس هذه القيمة بطريقة الكترونيكية ،نجمع بين القط الرطوبة ) (capteur d’humiditéمع المقاومة Rو الوشيعة ذات معامل تحريضها L=100mHو مقاومتها الداخلية .r -Iمميزة القط الرطوبة: القط الرطوبة هو مكثف سعته Cيتغير بداللة نسبة الرطوبة ،xو الملخص أسفله يعطي بعض خصائصه. مجال االستعمال C=1.22F -10%<x<90% :بالنسبة لنسبة الرطوبة x=43%؛ -حساسية الالقط -s=dC/dx :سعة المكثف Cتكتب . C 0.40 x 16 :في هذه العالقة نعطي x :بالنسبة المئوية %و C سلسلة رقم: .1احسب حساسية الالقط المستعمل s الشكل 1 A E L C R B الشكل 3 الشكل 2 .2نركب الالقط في دارة كهربائية ،كما يبين الشكل 1اسفله .انقل الشكل في ورقة التحرير و بين فيه كيفية ربطه براسم التذبذب لقياس التوتر .uABنعبر عن هذا التوتر ب ).uc(t .3نالحظ في شاشة راسم التذبذب الشكل 2اعاله ،ما هو النظام المالحظ؟ و كيف تفسر نقص وسع الذبذبات؟ .4اوجد مبيانيا شبه الدور Tو استنتج قيمة سعة المكثف Cعلما أن هذا الدور يساوي الدور الخاص .T0 .5استنتج نسبة الرطوبة xالموجودة في الجو. -IIدراسة دارة LCالمثالية نعتبر كل المقاومات الموجودة في الدارة السابقة منعدمة ,نحصل فقط على دارة مثالية LCبعد شحن المكثف كليا (المكثف بدئيا مشحون كليا). .1لماذا تسمى هذه الدارة بالمثالية؟ .2نحصل على الشكل 3اعاله (منحنى ) ،)uC(tما هو نظام طبيعة الذبذبات المالحظة؟ .3تحقق من أن المعادلة التفاضلية تكتب على شكل A u c 0 : 2 .4حل هذه المعادلة تكون على شكلt : T d 2uc dt 2 ،أعط تعبير و قيمة .A ، uC B cosأعط تعبير الدور Tو اوجد قيمة .B .5استنتج تعبير شدة التيار المار في الدارة. -IIIالدراسة الطاقية لدارة متذبذبة الشكل أسفله يبين تغيرات الطاقة بداللة الزمن لدارة ،RLCمع Rالمقاومة الكلية لهذه الدارة. 1 .1في نظرك قيمة المقاومة تكون :صغيرة أو كبيرة؟ علل جوابك؟ .2أعط تعبير الطاقة الكلية للدارة ،وتعرف على المنحنيات الثالث؟ كيف يمكننا صيانة هذه التذبذبات؟ و استنتج تغيرات الطاقة بداللة الزمن في هذه الحالة. سلسلة رقم: سلسلة رقم: سلسلة رقم: سلسلة رقم: تمرين :1 لدراسة بعض العوامل الحركية المؤثرة على تفاعل فوق أوكسيد 1 الهيدروجين H 2O2مع أيونات 2 اليودور في وسط حمضي ننجز ثالث تجارب حسب الظروف البدئية المبينة 3 في الجدول التالي: -1أكتب معادلة األكسدة -اختزال بين ) H2O2(aq)/H2O(lو ). I2(aq)/I (aq -2حدد المنحنى الموافق لكل تجربة ،معلال جوابك. -3يؤدي تفاعل المزدوجة) H2O2(aq)/H2O(lمع المزدوجة ) O2(g)/H2O2(aqإلى تفكك الماء األوكسيجيني. :3-1أكتب معادلة تفاعل األكسدة – اختزال الحاصل . :3-2حدد المؤكسد و المختزل في هذا التفاعل .استنتج. :3-3رغم هذا التفاعل يمكن االحتفاظ بالماء األوكسيجيني في الصيدلية المنزلية عدة شهور .فسر لماذا. تمرين :2 درجة الحرارة )(0C 25 25 50 التجربة H2O2 i mol / l I mol / l i 5.10-2 10-1 10-1 5.10-2 10-1 10-1 تمرين :3 ندخل عند لحظة 2g ، t=0من كربونات الكالسيوم ) CaCO3 (sفي المحلول ) (Sلحمض الكلوريدريك حجمه VS=100mLفينتج غاز ثنائي أوكسيد الكربون CO2وفق المعادلة التالية : )CaCO3 (S) + 2H3O+(aq) Ca2+(aq) + CO2 (g) + 3H2O(ℓ يعطي الجدول أسفله قيم Vحجم ثنائي أوكسيد الكربون الناتج عن هذا التفاعل عند لحظات مختلفة وعند ضغط يساوي الضغط الجوي Patm=1,020.105 Paودرجــة حرارة ثابتة .T=298°K 400 120 380 119 360 118 300 113 240 106 180 97 120 84 60 63 0 0 )t(s (mL) VCO 2 سلسلة رقم: .1أحسب كيمية المادة البدئيتين للمتفاعلين . .2أنجز جدول التقدم لهذا التفاعل ثم أحسب قيمة xmaxالتقدم األقصى لهذا التفاعل . .3أوجد عند لحظة tتعبير التقدم xبداللة VCOو Patmو Tو ، Rثم أحسب قيمته عند . t=20 s .4أحسب قيمة ) Vmax(CO2الحجم القصوي الذي يمكن الحصول عليه عن هذا التفاعل. .5هل هذا التحول نام أم ال ؟ علل جوابك . .7يعطي المنحنى أسفله تغيرات التقدم xلهذا التفاعل بداللة الزمن .1.7أكتب تعبير سرعة التفاعل بداللة التقدم xو VSحجم الخليط المتفاعل. .2.7كيف تتغير سرعة هذا التفاعل ؟ .3.7عرف زمن نصف التفاعل ،ثم حدد قيمة t1/2لهذا التفاعل. ثابتة الغازات الكاملة M(CaCO3)=64g/mol ; R=8,314 J.K-1.mol-1 : تمرين :4 2 عند اللحظة t=0نمزج في كأس V1=30mLمن محلول يضم أيونات بروكسوثنائي كبريتات ) S 2O8( aqبتركيز -1 I (aqبنفس التركيز C2=0,1mol.L-1 . C1= 0,1mol.Lو V2=40mLمن محلول يضم أيونات اليودور ) (المجموعة .)S 2 2 نعبر عن معادلة التفاعل الحاصل بين هذين األيونين كالتاليS 2 O8( aq) 2I ( aq) I 2( aq) 2SO4( aq) : .1أعط المزدوجتين مختزل/مؤكسد المتدخلتين في هذا التفاعل ،ثم أكتب نصفي معادلتيهما . .2أنشيء جدول تقدم التفاعل. .3بين أن أيونات اليودور تشكل المتفاعل المحد ،ثم استنتج كمية المادة القصوية لثنائي اليود ) nmax ( I 2الناتج. .4لتتبع التطور الزمني للمجموعة ، Sنأخذ من الخليط التفاعلي حجما V=10mLو عند اللحظة t=100s نضع فيه قطعة جليد ،ثم نعاير ثنائي اليود المتكون بمحلول ثيوكبريتات الصوديوم ) 2Na(aq) S 2O32(aqتركيزه المولي . Cred=0,05mol.L-1معادلة تفاعل المعايرة هي I 2(aq) 2S 2O32(aq) 2I (aq) S 4O62(aq) :حجم محلول ثيوكبريتات الصوديوم المضاف للحصول على التكافؤ هو. VE=8mL .4.1ما دور الجليد المضاف؟ .4.2أحسب كمية مادة ثنائي اليود المتكون عند اللحظة . t=100s .4.3استنتج xتقدم التفاعل الممثل لتحول المجموعة . S 2 .5مكنت عملية المعايرة المباشرة لثنائي اليود المتكون من التوصل إلى منحنى تغيرات تقدم التفاعل بداللة الزمن(المنحنى جانبه): .5.1تحقق مبيانيا من قيمة xالمحصل عليها في السؤال .4.3 .5.2أعط تعبير السرعة الحجمية للتفاعل . .5.3حدد قيمة السرعة الحجمية البدئية للتفاعل. .5.4حدد مبيانيا t1/2زمن نصف التفاعل. .5.5باالستعانة بالمنخنى أعط تركيب الخليط التفاعلي عند اللحظة . 200s تمرين :5 -1يتفاعل حمض الكلوريدريك مع الزنك وفق التفاعل التالي -1-1حدد المزدوجتين Ox /Redالمتدخلتين في التفاعل،حدد المتفاعل الذي تأكسد والذي اختزل -2-1أنشئ جدول التقدم لهذا التفاعل. سلسلة رقم: -2عند t=0sندخل كتلة m=1gمن فلز الزنك في حوجلة تحتوي على V=40mLمن محلول حمض الكلوريدريك تركيزه C=0.50mol.L-1مكنتنا تقنية قياس حجم ثنائي الهيدروجين ) V(H2الناتج من رسم المنحنى ).x = f(t -1-2اذكر جميع الطرق التي يمكن بها تتبع تطور هذا التحول مع التعليل. -2-2عين المتفاعل المحد و أعط قيمة التقدم األقصى للتفاعل. نعطي M(Zn)=65.4 gmol-1 -3.2اعط تركيب المجموعة الكيميائية في اللحظة t=320s -4-2عرف السرعة الحجمية للتفاعل ،واحسب قيمتها عند t=0sو . t=400s -2.3كيف تتغير السرعة الحجمية للتفاعل؟ أعط تفسيرا لذلك. -3.3عرف زمن نصف التفاعل وحدد قيمته بالنسبة لهذا التفاعل ما أهميته ؟ تمرين :6 نغمر صفيحة من فلز الزنك ) Zn( sكتلنها m 2 gفي كأس يحتوي على حجم V=250mLمن محلول ثنائي اليود I2 تركيزه C=0,02mol/Lعند درجة الحرارة T 25C التحول الكيميائي بين ثنائي اليود ) I 2 ( aqو فلز الزنك ) Zn( sتحول بطيء و كلي يمكن نمذ جته بالمعادلة التالية: ) Zn( s ) 2 I ( aq) Zn 2(aq )( aq I2 نعطي: M ( Zn) 65,4 g.mol 1 .1عين المزدوجتين مختزل/مؤكسد المتدخلتين في التفاعل. .2أحسب كمية المادة البدئية للمتفاعالت. .3أنشئ الجدول الوصفي للتفاعل ثم أحسب قيمة التقدم األقصى وعين المتفاعل المحد للتفاعل. .4نحتفظ بدرجة الحرارة ثابتة ونتتبع تطور تركيز ثنائي اليود ) I 2 (tالمتبقي في الكأس بداللة الزمن بواسطة المعايرة. أعط العالقة التي تربط بين تقدم التفاعل ) x( tوتركيز ثنائي اليود ) . I 2 (t .5يعطي المبيان جانبه منحنى تطور تركيز ثنائي اليود ) I 2 (tبداللة الزمن .t d I 2 .1.5بين سرعة التفاعل هي v dt .2.5أحسب السرعة الحجمية للتفاعل عند اللحظات t 0 . t 200s ،أعط تفسرا ميكروسكوبيا لتطور سرعة التفاعل خالل الزمن. .3.5اعط حصيلة المادة عند اللحظة t 200s .6عرف زمن نصف التفاعل t؟ حدد قيمته بالنسبة لهدا التفاعل ؟ ما أهمية t؟ .7ننجز نفس التجربة السابقة لكن عند درجة الحرارة T 40Cمثل على نفس المبيان شكل المنحنى المحصل عليه معلال جوابك تمرين :7تمرين موضوعاتي ينتج تلوث الهواء بثنائي أوكسيد الكبريت في الهواء أساسا ،عن احتراق الفيول والغازوال و الفحم .للتحديد التركيز الكتلي لثنائي أوكسيد الكبريت في الهواء ،نغرغر V0=1m3من الهواء في كمية الماء المقطر ،للحصول على Vs=100mLمن محلول .Sنقبل أن كمية مادة بثنائي أوكسيد الكبريت استقرت بكاملها في المحلول . S نأخذ V1=25mLمن Sونعايره بمحلول ’ Sلبرمنغنات البوتاسيوم تركيزه . C’=10-4mol.L-1 .1أكتب معادلة التفاعل الحاصل بين المزدوجتين المتواجدتين MnO4( aq) / Mn(2aq ) :و ). SO42(aq) / SO2 ( aq 2 2 1 1 سلسلة رقم: .2عرف التكافؤ .كيف تتم معلمته؟ .3تطلَّب الحصول على التكافؤ ،صب حجم V’=8,8mLمن المحلول ’ Sلبرمنغنات البوتاسيوم .أوجد التركيز C لثنائي أوكسيد الكبريت في المحلول . S .4استنتج كتلة ثنائي أوكسيد الكبريت المجود في V0=1m3من الهواء المدروس. .5علما أن التركيز الكتلي األقصى لثنائي الكبريت الذي ال يُسمح بتجاوزه هو ، Cm(Limite) =250μg.m-3 :هل الهواء المدروس ملوث أم ال ؟ نعطيM(SO2)=64g.mol-1 : تمرين :8 -1 نريد تحضير محلوال S1لحمض األوكساليك تركيزه ، 60mmol.Lنتوفر على حمض األوكساليك على شكل بلورات صيغته. ) H2C2O4,2H2O): .1ما هي كتلة بلورات حمض األوكساليك الالزمة لتحضير 100mLمن المحلول S1؟ .2ندرس التطور بداللة الزمن لخليط مكون بدئيا من 50mLمن المحلول S1و 50mLمن محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم. .3نحتفظ بدرجة الحرارة ثابتة ونتتبع تطور تركيز األيونات Cr3+الناتجة عن التفاعل فنحصل على المنحنى جانبه: .1.3أكتب معادلة التفاعل الحاصل بين المزدوجتين CO2( g ) / H 2 C 2 O4 ( aq) :و ) . Cr2 O72(aq) / Cr 3( aq .2.3عرف السرعة الحجمية vلهذا التفاعل. ] d [Cr 3 ماهي العالقة التي تربط vب dt ؟ .3.3حدد قيمة هذه السرعة عند اللحظة .t=50 .4.3ما هو الحد الذي يؤول إليه تركيز األيونات Cr؟ استنتج قيمة زمن نصف التفاعل. .5.3فسر كيفيا ،تغيرات السرعة الحجمية لهذا التفاعل خالل الزمن. تمرين :10 المركب الكيميائي-2:كلور -2مثيل بروبان يتميه حسب المعادلة التالية : )(CH3)3C-Cl +2 H2O(CH3)3C-OH + H3O+(aq) + Cl-(aq في كأس نصب كمية من المزيج (ماء +كحول) و nمن محلول -2كلور -2مثيل بروبان .نتتبع تطور هذا التحول بطريقة قياس الموصلية حيث الحجم االجمالي .V=100mL 3+ يمثل المنحنى النتائج المحصل عليه : .1انشئ جدول تقدم التفاعل . .2عبر عن الموصلية عند لحظة tبداللة التقدم x .3حدد تعبير التفاعل سرعة التفاعل بداللة . .4حدد قيمة السرعة عند اللحظة t =200 sمع الشرح .5احسب قيمة التقدم األقصى . .6استنتج قيمة nكمية المادة المستعملة من محلول -2كلور -2مثيل بروبان .7حدد قيمة زمن نصف التفاعل -3 2 نعطى (H3O+) = 35,0 . 10 S.m /mol , (Cl-) = 7,6 . 10-3 S.m2/mol تمرين :11 + نصب في كأس حجما V=10mLمن محلوا يودور البوتاسيوم () )k (aq)+I (aqتركيزه المولي C1=0 ,4mol/Lو عند اللحظة t=0نضيف اليه V=100mLمن محلول بيروكسو تنائي كبريتات البوتاسيوم سلسلة رقم: تركيزه C2=0,036mol/Lمع اضافة بعض قطرت من حمض الكبريتيك المركز فيتكون تنائي اليود ) .I2 (aqعند اللحظة tنأخد من الخليط V=10mLو نصبها في كأس ونضيف اليه 50mLمن الماء المثلج . نعاير تنائي اليود ) I2 (aqالمتكون عند اللحظة tبمحلول ثيوكبريتات الصوديوم () )Na+(aq)+S2O32-(aqتركيزه المولي C=0,02mol/Lتكتب معادلة تفاعل المعايرة على الشكل التالي ).I2 (aq)+2 S2O32-(aq) 2 I-(aq) + S4O62-(aq – 1اكتب معادلة التفاعل أكسدة – اختزال بين المزدوجتين ) )S2O82-(aq)/ SO42-(aqو ).I2 (aq) / I-(aq -2عين المزدوجات مختزل /مؤكسد المتدخلة في تفاعل المعايرة . -3احسب كميات المادة البدئية )) n0(S2O82-(aqو ) ). n0(I-(aq -4انشئ الجدول الوصفي للتفاعل المدروس بين ايونات بيروكسو تنائي كبريتات و ايونات اليودور. -5حدد قيمة التقدم االقصى 0 ,5( . xmaxن) – 6مكنتنا النتائج المحصل عليها خالل التجربة من خط المنحنى اسفله ) 𝒅𝒏(𝐒𝟐 𝐎𝟖 𝟐− – 1-6اكتب تعبير) v(tالسرعة الحجمية بداللة -2-6احسب سرعة عند اللحظة . t=0 22 .3.6اعط تعبير n(S2O82-)1/2كمية مادة S2O8عند زمن نصف التفاعل بداللة )) n0(S2O8 (aqثم حدد قيمة t1/2 تمرين :12 2 نضع في كأس حجما V1=40mLمن محلول مائي لبيروكسوثنائي كبريتات البوتاسيوم )2 K ( aq) S 2 O28 ( aq تركيزه المولي . C1=10-1 mol.L-1عند اللحظة t0=0نصب في الكأس حجما V2=60mLليودور البوتاسيوم ) K (aq) I (aqتركيزه المولي . C2=1,5.10-1 mol.L-1يُمكن جهاز قياس المواصلة من تتبع تطور مواصلة المحلول خالل الزمن ،نحصل على المنحنى أسفله: 𝒕𝒅 -و Vsحجم الخليط . .1أكتب نصفي معادلة أكسدة -اختزال بالنسبة للمزدوجتين I 2( aq) / I (aq) :و ) ، S 2 O82(aq) / SO4 (2aqثم استنتجالمعادلة I (aqو ). S 2O82(aq الحصيلة للتفاعل بين أيونات ) سلسلة رقم: .2نرمز لتقدم التفاعل عند لحظة t >0بالرمز . xأنشيء الجدول الوصفي للتفاعل عند t=0و . t >0 .3عين التراكيز المولية لمختلف األيونات في الخليط بداللة xو المعطيات الالزمة (.نهمل األيونات ) H 3O(aqو HO(aqألنها أقلية جدا بالنسبة لأليونات األخرى). ) .4نذكر أن المواصلة Gللمحلول المدروس تُكتب على الشكل التالي: )] G K (1[S 2O82 ] 2 [ I 8 ] 3 [S O42 ] 4 [ K حيث أن 1و 2و 3و 4هي الموصليات المولية األيونية و Kثابتة الخلية. 1 بين أن العالقة بين Gو xتكتب على الشكل التالي ( A B.x) : V G مع Vحجم الخليط الذي نعتبره ثابتا و A و Bثابتتان . و . B=42.10-3S.L.mol-1أكتب تعبير السرعة .5نعطي فيما يلي قيمتي Aو A=1,3.10-3S.L-1 : B الحجمية للتفاعل بداللة تقدم التفاعل xثم بداللة . G .6عين مبيانيا قيمة هذه السرعة عند اللحظة . t=1min .7عين مبيانيا قييمة xmaxالتقدم األقصى لهذا التفاعل. تمرين :13 يتفاعل االستر CH3CO2C2H5مع ايونات الهيدروكسيد وفق التفاعل التام والبطىء التالي: CH 3CO2 C2 H 5OH CH 3CO2C2 H 5 HO عند اللحظة t=0نقوم بمزج n1=0.01molمن هيدروكسيد الصوديوم ))(Na+(aq)+OH-(aqمع n2كمية وافرة من االستير فنحصل على خليط حجمه . V=100mL بواسطة جهاز قياس المواصلة Gنتتبع تغيرات مواصلة الخليط مع الزمن فنحصل على المنحنى جانبه . نعطي المواصالت المولية االيونية HO 20.10 3 Sm.mol 1 CH CO 4.1.10 3 S .m 2 mol 1 5.10 3 S.m 2 mol 1 Na 3 2 -1بماذا يمكن تفسير تناقص مواصلة الخليط مع مرور الزمن . -2علما ان العالقة بين المواصلة Gو الموصلية σهي G=σ.kحيث kثابتة خلية قياس المواصلة .بين ان تعبير 𝒏 المواصلة البدئية G0للخليط تكتب على شكل 𝟏 ) . G0=k ( 𝝀𝑵𝒂+ + 𝝀𝑶𝑯−حدد قيمتها من من المنحنى 𝑽 -3انشئ الجدوال الوصفي للتحول الحاصل . )𝒕(𝒙 -4بين ان تعبير المواصلة Gعند لحظة tبداللة تقدم التفاعل هو G(t) = G0+( 𝝀𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶− - 𝝀𝑶𝑯− ) : 𝑽 -5استنتج تعبير المواصلة Gmaxعند اللحظة ( t نهاية التفاعل ) .ثم حدد قيمتها انطالقا المنحنى ) (G (t ) G0 -6بين ان ) (Gmax G0 x(t ) n1 -7اعط تعبير سرعة التفاعل بداللة 𝑮𝒅 𝒕𝒅 ،Gmax، G0 ،V،و ، n1ثم احسب قيمتها عند اللحظة .t=40min 𝟏 -8بين ان تعبير الموصلة عند زمن النصف هو ) ،G(t1/2) = (Gmax+ G0حدد زمن نصف التفاعل . t1/2 𝟐 تمرين :14 في درجة الحرارة 20°Cو ضغط .101300Paنصب في حوجلة V=60,0mLمن محلول لحمض سلسلة رقم: الكلوريدريك ) )𝒒𝒂( (𝑯+(𝒂𝒒) + 𝑪𝒍−تركيزه .C=0,180mol/Lنضيف للخليط بسرعة كتلة m=0,80gمن األلومنيوم Alمصقول جيدا ،وعنده نشغل ميقتا .ينتج التحول غاز تنائي الهيدروجين لدى نحبسه في مخبار مدرج و في كل لحظة tنقيس الحجم ) V(mLللغاز ،فنحصل على النائح المدونة في المنحنى جانبه . .1هل التحول سريع أو بطيء ؟ علل جوابك. .2أرسم التركيب التجريبي الذي يمكن من القيام بهذه القياسات. .3احسب كميات المادة البدئية للمتفاعالت. .4أكتب معادلة أكسدة-اختزال بين األلومونيوم و حمض الكلوريدريك. .5أنشئ الجدول الوصفي لتطور المجموعة الكيميائية حدد التقدم األقصى و استنتج المتفاعل المحد. .6باالستعانة بالجدول الوصفي بين أن.V(H2)t =3.x(t).VM : .7أعط تعريف السرعة الحجمية وعبر عنها بداللة مشتقة الحجم ) v(H2بداللة الزمن .t .8احسب السرعة الحجمية للتحول عند t=0و t=400minماذا تستنتج ؟ فسر ذالك .9بين أن قيمة حجم الغاز H2عند زمن النصف t1/2هي ،V(H2)t =66mLاستنتج قيمة .t1/2 .10نعيد نفس التجربة بنفس كتلة األلومنيوم ،ونفس حجم محلول حمض الكلوريدريك تركيزه. C=0,180mol/L نضيف إلى الخليط 20mlمن الماء .مثل المنحنى ) V f (t؟علل جوابك. . 𝑯+(𝒂𝒒)/𝑯𝟐 (𝒈) ; 𝑨𝒍𝟑+الحجم المولي للغازات VM = 24,4 L.mol-1 نعطي المزدوجات (𝒂𝒒) /𝑨𝒍(𝒔) : الكتلة المولية لاللومينيوم M(Al) = 27,0 g.mol-1 تمرين :15 يتفاعل المغنيزيوم Mgمع محلول حمض الكلوريدريك ) ) ( H 3 0 ( aq) , Cl ( aqفتنتج أيونات المغنيزيوم Mg 2وغاز ثنائي الهيدروجين . H 2 .1اكتب معادلة التفاعل علما أن أن المزدوجتين المتفاعلتين هما ) Mg 2 ( aq) / Mg ( sو ) H 3O ( aq) / H 2 ( g .2لدراسة . حركة هذا التفاعل ندخل عند اللحظة 3cm ، t 0من شريط المغنيزيوم في حوجلة تحتوي على 30mlمن محلول حمض الكلوريدريك تركيزه ، C 0,33mol / lثم نقيس حجم الغاز المتكون عند درجة الحرارة 20Cو تحت الضغط P 1013hPaفنحصل على النتائج التالية : 9 8 7 6 5 4 3 2 0 )t (min 21,5 18,5 15,9 13 10,9 8,2 5,5 2,9 0 ) V ( H 2 ) t (ml 17 16 15 14 13 12 11 10 )t (min 31 31 31 30,1 29,5 28,5 26,8 24,6 ) V ( H 2 ) t (ml سلسلة رقم: .1.2احسب كمية المادة البدئية للمتفاعالت .ما هو المتفاعل المحد؟ .2.2أنشئ الجدول الوصفي للتفاعل . .3.2مثل تغيرات V ( H 2 ) tبداللة الزمن. .4.2عبر عن V ( H 2 ) tبداللة التقدم xو درجة الحرارة Tو الضغط . P .5.2أعط تعبير السرعة الحجمية للتفاعل بداللة ، V ( H 2 ) tثم احسب قيمتها عند اللحظتين t 5 minو . t 12 minعرف زمن نصف التفاعل . t1 / 2 .3نعيد نفس التجربة انطالقا من الشروط التالية C' 1mol / l :و m( Mg ) 50mgعند نفس درجة الحرارة و .1.3مثل على نفس المبيان السابق شكل المنحنى التقريبي لتطور V ( H 2 ) tبداللة الزمن. الضغط. .2.3أعط تفسيرا مجهريا لتطور سرعة التفاعل في هذه الحالة . نعطي :الكتلة الطولية لشريط المغنيزيوم ، 1g / mالكتلة المولية للمغنزيوم M ( Mg ) 24,3g / mol ثابتة الغازات الكاملة R 8,314Pa.m 3 / k.mol تمرين :16تمرين موضوعاتي سلسلة رقم: تمرين :17تمرين موضوعاتي لقياس كمية الكحول ( CH3CH2OHااليثانول) في الدم ،نأخذ عينة منه ،ونقوم بإزالة اللون فنقيس كمية مادة الكحول في العينة المدروسة اعتمادا على المعادلة الكيميائية التالية 3 CH3CH2OH(aq) + 2 Cr2O72-(aq) + 16 H+(aq) 3 : CH3COOH (aq) + 4 Cr3+ (aq) + 11 H2O(l). هذا التحول تام و بطيء ،نتتبع تطوره بواسطة قياس الطيفي الضوئي. األنواع المعطيات :الكتلة المولية Cr3+ CH3COOH Cr2O72- CH3CH2OH الكيميائية لاليثانول اصفر برتقالي غير ملون اخضر غير ملون M(CH3CH2OH)=46g/molلون المحلول .1اختيار طريقة التتبع. .1.1شرح لماذا هذا التحول الكيميائي يمكن تتبعه بواسطة تقنية قياس الطيفي الضوئي . .2.1لماذا هذه التقنية يمكن وصفها بأنها " تقنية غير مدمرة " ؟ 2 .2تتبع االيونات المتبقية من تنائي كرومات )Cr2O7 (aq بالوسط نجهز جهاز قياس الطيف الضوئي و نضبط طول الموجة على القيمة λ=420nmحيث أيونات تنائي كرومات ) Cr2O72-(aqتمتص هذا الضوء بينما أيونات الكروم Cr3+ال تمتصه.عند اللحظة t = 0نمزج 2mL من دم مأخود من ذراع سائق مع 10mLمن محلول مائي لتنائي كرومات البوتاسيوم المحمض )) (2K+(aq)+Cr2O72-(aqتركيزه المولي .C=0,02mol/L الحجم اإلجمالي للخليط المتفاعل هو V = 12,0mL يحرك الخليط التفاعلي و توضع عينة منه بسرعة في جهاز قياس الطيف الضوئي ()spectrophotomètre متصل بحاسوب فيقيس Aامتصاصية Absorbance الخليط المتفاعل بداللة الزمن فنحصل على النتائج المدونة في المنحنى جانبه . .1.2نضع n1كمية المادة البدئية للكحول المتواجد بالدم و n2كمية المادة البدئية لثناني كرومات التي أدخلت على خليط التفاعل و H+وافرة في الوسط .أنشئ الجدول الوصفي للتحول. .2.2اعتمادا على الجدول الوصفي حدد العالقة بين :تقدم التفاعل ) x(tو تركيز ايونات تنائي كرومات ])[Cr2O72-(aq في الخليط في لحظة ، tحجم الخليط المتفاعل Vو كمية المادة n2 2 .3.2نربط Aامتصاصية للخليط بـ ]) [Cr2O72-(aqتركيز االيونات ) Cr2O7 (aqبالعالقة التاليةA(t) = : 150.[Cr2O72-]t بين أن العالقة بين االمتصاصية Aو تقدم التفاعل في لحظة tتكتب على شكــــــل. x(t) = [10 – 4.A(t)].10–5 : .4.2التحول كلي ،باالستعانة بالمنحنى ) ، A =f(tاحسب التقدم األقصى . xm و ا ستنتج أن المتفاعل المحد االيثانول . CH3CH2OH .5.2كمية الكحول المسموح به هي 0,5gفي ( )1Lمن الدم .هل السائق خرق القانون. سلسلة رقم: .3السرعة الحجمية للتفاعل =.v .1.3بين أن تعبير السرعة الحجمية للتحول تكتب على شكل: .2.3احسب قيمة السرعة الحجمية عند ،t=0كيف تتطور سرعة التحول مع الزمن. .3.3بين أن عند t1/2فان . A(t1/2)=2,445استنتج قيمة زمن النصف .t1/2 𝐴𝑑 4.10−5 − . 𝑉 𝑡𝑑 Chriki Prof.Zakaryae Chriki Prof.Zakaryae chriki www.etude2.com التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes 3+4:ملخص رقم التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes سلسلة رقم1: تمرين :1 صيغة حمض نيترو HNO2 .1ما القاعدة المرافقة لهذا الحمض ؟ .2اكتب معادلة التفاعل الحاصل بين حمض نيترو والماء -2 .3نتوفر على 50,0mLمن محلول هذا الحمض تركيزه ,C=1,0 .10 mol/Lوتساوي نسبة التقدم النهائي τلهذا التفاعل 22% أ -التفاعل الحاصل بين حمض نيترو والماء كلي ام محدود؟ ب-احسب قيمة التقدم االقصى للتفاعل xmax ج-احسب التقدم النهائي للتفاعل xfواستنتج قيمة pHالمحلول ذ-جد حصيلة المادة بالمول لهذا التفاعل عند الحالة النهائية . تمرين :2 -1 .Iنحضر حجما V=100mlمن محلول حمض االيثانويك تركيزه C=10 mol/lوذلك باذابة m=0,6gمن حمض االيثانويك CH3COOHفي الماء المقطر .قياس pHالمحلول اعطى . pH=2,8نعطي M(CH3COOH)=60g/mol .1أكتب معادلة التفاعل الحاصل وحدد المزدوجتين قاعدة /حمض المتدخلتين في التفاعل . .2احسب كمية المادة البدئية للمتفاعالت وانشىء الجدول الوصفي للتفاعل. .3احسب التركيز النهائي H 3O fلاليونات H3O+واستنتج كمية المادة النهائية لهذه االيونات. .4حدد قيمتي التقدم االقصى xmaxوالتقدم النهائي xfللتفاعل. .5اعط حصيلة المادة النهائية للمجموعة ماذا تستنتج ؟ -.IIنقيس الموصلية σلثالث محاليل لحمض االيثانويك ذات تراكيز مولية مختلفة عند 25°فنحصل على النتائج التالية: المحلول )C (mol/l )σ (mS/m 1 2 3 -2 -2 -3 5.10 34,3 5.10 10,7 10 15,3 .1حدد التركيز H 3O fبداللة σو CH COOو H Oواحسب قيمته بالنسبة لكل محلول عند التوازن. .2حدد نسبة التقدم النهائي τبداللة H 3O fوالتركيز البدئي.Cاحسب قيمتها بالنسبة لكل محلول .ماذا تستنتج؟ 3 3 نعطي H O 35mS.m 2 / mol; CH COO 4,1mS.m 2 / mol : 3 3 تمرين :3 يتفاعل حمض االيثانويك CH3CO2Hجزئيا مع حمض نتريت NO2القاعدة المرافقة لحمض نيترو .نمزج حجما V=20,0mLمن حمض االيثانويك ذي تركيز C=1,0. 10-2mol/Lمع الحجم Vنفسه من محلول نتريت الصوديوم )) (Na+(aq)+NO2-(aqذي التركيز Cنفسه ,ثم نقيس موصلية الخليط بواسطة مقياس المواصلة فنحصل على σ =1,13mS.cm-1 .1ما المزدوجتان قاعدة/حمض المتدخلتان في التحول ؟ .2اكتب معادلة التفاعل بين حمض االيثانويك وايونات نتريت . .3حدد كميات المادة البدئية لجميع المتفاعالت .وانشىء الجدول الوصفي للتفاعل .4اكتب تعبير موصلية الخليط بداللة التراكيز النهائية لالنواع االيونية المتواجدة في الخليط . .6استنتج التراكيز النهائية اليونات ايثانوات و ايونات نتريت . 2 -1 ;λNO2 =7,2mS.m .mol ; λCH3CO2-=4,1mS.m2.mol-1 ; λNa-=5,0mS.m2.mol-1 تمرين :4 باستعمال مقياس pHذي ارتياب مطلق ، ΔpH=0,05تم قياس pHمحلول مائي فحصلنا على . pH=4,30 .1أحسب تركيز أيونات األوكسونيوم في المحلول. .2أطر قيمة تركيز أيونات األوكسونيوم في المحلول. .3استنتج االرتياب المطلق ] [ H 3O الذي ارتكب في قياس تركيز أيونات األوكسونيوم. - سلسلة رقم1: التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes .4أحسب الدقة في قياس تركيز أيونات األوكسونيوم. تمرين :5 نعطي eau 1.g.cm 3 :الكتلة المولية ل CHCl2CO2Hهي.M=129g.mol-1 : نتوفر على محلول مائي لحمض ثنائي كلوروإيثانويك CHCl2CO2Hتركيزه المولي C0=0,10mol.L-1وله . pH=1,30 .1أكتب معادلة تفاعل هذا الحمض مع الماء مع تعيين المزدوجتين قاعدة/حمض المتدخلتين في التفاعل. 10 pH .2بين أن تعبير نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل هو: C0 . أحسب قيمة . .3نضيف إلى 100mLمن هذا المحلول قطرة من حمض ثنائي كلوروإيثانويك الخالص ،نقبل أن الحجم الكلي لم – منحى تغير نسبة التقدم النهائي . يتغير .بين بدون حساب - :منحى تغير pHالمحلول. .4علما أن كثافة حمض ثنائي كلوروإيثانويك الخالص هي d=1,57وأن حجم قطرة منه هو V=0,01mLوأن pHالمحلول الجديد المحصل هو . 1,28 أحسب نسبة التقدم النهائي للمحلول الجديد و قارنها مع نسبة التقدم النهائي للمحلول البدئي .ماذا تستنتج؟ تمرين :6 تحول كيميائي ينمذج بالتفاعل ذي المعادلة التالية: تفاعل حمض اإليثانويك CH3 COOHفي الماء هو ّ )CH3 COOH(aq) + H2 O(ℓ) = CH3 COO− (aq) + H3 O+ (aq نقيس 25°Cموصلية المحلول ذو التركيز المولي البدئي C0 = 0,01mol/lفنجدها .σ=1,6×10-2S/m التحول. .1حدّد المزدوجات acide/baseالمشاركة في هذا ّ .2اكتب تعبير ثابتة التوازن الكيميائي Kبداللة C0و . H 3O eq .3نعطى الشكل العام لتعبير الموصلية في كل لحظة بداللة التراكيز المولية والموصلية المولية االيونية لمختلف االيونات .σ(t) = ∑i=nاكتب التعبير الحرفي ل) σ(tموصلية للمحلول السابق. المتواجدة في المحلول بالصيغةi=1 λi [X i ] : .4أنشئ جدوال لتقدم التفاعل المدروس. – 5أ – احسب التراكيز المولية لمختلف االنواع الكيميائية المتواجدة في المحلول عند توازن المجموعة الكيميائية. ب – احسب ثابتة التوازن الكيميائي .K ج – عيّن النسبة النهائية للتقدم .𝜏fماذا تستنتج؟ 3 2 1 λCH3COO− = 4,10×10 S.m .mol المعطيات، λH3O+ =35,9×10-3 S.m2.mol-1 : تمرين :7 محلول مائي S0لحمض اإليثانويك ،CH3 COOHحجمه V0وتركيزه المولي .C0 =0.01mol/l .1اكتب معادلة التفاعل المنمذجة لتفاعل حمض اإليثانويك مع الماء. .2أنشئ جدوال لتقدم التفاعل .نرمز بـ Xéqإلى تقدم التفاعل عند التوازن. .3اكتب تعبير كل من : أ .نسبة التقدم النهائي 𝜏fبداللة C0و . H 3O eq H O . K ب .بيّن ان خارج التفاعل عند التوازن يمكن كتابته على الشكل: C H O ج .اكتب تعبير الموصلية σéqعند التوازن بداللة λCH COO ، λH Oو . H O 2 3 eq 3 eq + 3 − المحلول )C(mol/l S0 S1 0.01 0.05 0.016 0.036 eq 3 الجدول التالي: . 4أ .باستخدام العالقات المستنتجة سابقا ،أتمم ّ ) eq ( S / m 0 )(mol / L 3 H O eq 3 علما أن . λCH3COO− = 3,6 mS.m2.mol-1 ، λH3O+ =35 mS.m2.mol-1 : ) (% Qr.éq التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes سلسلة رقم1: ب .استنتج تأثير التركيز المولي للمحلول على كل من نسبة التقدم النهائي 𝜏 و خارج التفا عل عند التوازن .Qr.éq تمرين :7 . 1نحضر محلوال مائيا S1حجمه V = 200 mlلحمض البنزويك C6 H5 COOHبتركيز مولي C1 = 0,01 mol/l ث ّم نقيس pHهذا المحلول فنجده .pH1=3,1 أ – اكتب معادلة تفاعل حمض البنزويك مع الماء. ب – أنشئ جدوال لتقدم هذا التفاعل. ج – احسب نسبة التقدم النهائي τ1fلهذا التفاعل ،ماذا تستنتج؟ د – اكتب تعبير ثابتة الحمضية kللمزدوجة )). (C6 H5 COOH(aq)/C6 H5 COO− (aq 12 هـ -أثبت أن kتكتب على شكل : 1 1 ، K C1ث ّم احسب قيمتها. . 2نأخذ حجما 20 mlمن المحلول S1ونخففه 10مرات بالماء فنحصل على محلول S1′لحمض البنزويك بتركيز مولي ،C1′ث ّم نقيس pHهذا المحلول فنجده .pH1′ = 3,6 أ – أثبت أن.C1′ = 0.001 mol/l : ب – احسب القيمة الجديدة لنسبة التقدم النهائي ’τلتفاعل حمض البنزويك مع الماء. ج – ما هو تأثير تخفيف المحاليل على نسبة التقدم النهائي؟ تمرين :7 2 1 نعتبر محلوال Sمائيا لحمض اإليثانويك CH3COOHحجمه Vو تركيزه من المذاب المستعمل . C 10 mol.l أعطى قياس pHهذا المحلول pH 3,4 :عند .25°C -1أكتب معادلة التفاعل الذي ينمذج التحول الحاصل في المحلول. -2أنشئ جدول تتبع تطور التحول. 10 pH -3باعتمادك على جدول تتبع تطور التحول بين أن نسبة التقدم النهائي تكتب: C ثم احسب قيمتها و استنتج طبيعة التحول الكيميائي المدروس. 2 pH 10 -4بين ان تعبير Kثابتة التوازن يكتب على شكل C 10 pH -5تحقق ان K 1.6.10 5ثابتة هذا التوازن ثم استنتج هل هذه النتيجة تتوافق مع استنتاج السؤال السابق . K -5عند درجة الحرارة 25Cنضيف الى المحلول Sحجما يساوي حجمه البدئي من الماء المقطر فيصبح الحجم الجديد للمحلول الناتج ’ Vو تركيزه ’C 2 1 -1-5باعتمادك على عالقة التخفيف بين أن . C ' 0.5.10 mol.l : 1 C' 1 -2-5بين ان 4 K 2 ( ، pH Log Kتحقق ان قيمة pHهي. pH=3.56 -3-5أحسب قيمة نسبة التقدم النهائي ' . -4-5ما تأثير التخفيف على نسبة التقدم النهائي . تمرين :8 حمض االسكوربيك C6H8O6أو فيتامين ،Cمادة طبيعية توجد في عدد كبير من المواد الغذائية ،كما يمكن تصنيعه ليباع في الصيدليات على شكل أقراص .وهو مركب مضاد للعدوى ومنشط للجسم ...ويساعد على نمو العظام. نذيب في الماء قرصا يحتوي على كتلة m=500mgمن حمض االسكوربيك فنحصل على محلول حجمه VS=200mlعند درجة الحرارة 25Cتابثة التوازن Kالمقرون بهذا التحول𝐤 = 𝟕, 𝟗𝟒. 𝟏𝟎−𝟓 : -1اكتب معادلة تفاعل حمض االسكوربيك مع الماء و احسب Cالتركيز المولي للحمض في المحلول. -2أعط تعبير ثابتة التوازن Kبداللة τو . C -3بين ان نسبة التقدم النهائي 𝟐𝟕𝟎 ، 𝝉 = 𝟎,ما طبيعة التحول الكيميائي المدروس -4احسب قيمة pHالمحلول و استنتج قيمة الموصلية .σ عند 250Cنخفف المحلول السابق لمحلول حمض االسكوربيك بإضافة حجم من 200mLمن الماء المقطر ، فيصبح تركيزه .بواسطة جهاز -pHمتر ،نقيس pHالمحلول فنجد . pH=3,15 التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes سلسلة رقم1: -5حدد قيمة ’ Cالمحلول المخفف. -6حدد قيمة ’ τنسبة التقدم النهائي. − 𝟔𝐎 𝟕𝐇 𝟔𝐂 , 𝐂𝟔 𝐇𝟖 𝐎𝟔 / -7ما تأثير التخفيف على نسبة التقدم النهائي المعطيات: − Λ=λ(H3O+)+𝛌 (𝐂𝟔 𝐇𝟕 𝐎𝟔 )=38,42.10-3 S.m2.mol-1 M(C6H8O6)=176g/mol تمرين :9 ندخل في حوجلة معيرة حجمها V0 100 mlكتلة mمن حمض الميثانويك HCOOHثم نضيف الماء المقطر للحصول على الحجم 100 mlمن محلول S 0لحمض الميثانويك تركيزه . C0 10 2 mol.l 1 .1أحسب الكتلة . m .2أكتب معادلة التفاعل المقرونة بتحول حمض الميثانويك بوجود الماء. .3أنشئ جدول التقدم لهذا التحول بداللة C0و V0و xmaxو ( xéqحيث xéqتقدم التفاعل عند التوازن) .4عبر عن نسبة التقدم النهائي بداللة تركيز أيونات األوكسونيوم في المحلول [ ] H 3O و . C 0 .5أعط تعبير خارج التفاعل Qr ,éqفي حالة التوازن وبين أنه يمكن أن يكتب على الشكل 2 [ H 3O ]éq C0 [ H 3O ]éq . Qr ,éq .6نقيس pHالمحلول فنجد ، pH=2,9أحسب نسبة التقدم النهائي وخارج التفاعل عند التوازن و استنتج . .7ننجز الدراسة نفسها باستعمال محلول حالة التوازن هو . Qr ,éq 1,8.104 S1 لحمض الميثانويك تركيزه C1 101 mol.l 1فنجد أن خارج التفاعل في -1-7احسب نسبة التقدم النهائي الجديدة للمحلول . S1 -2-7استنتج تأثير التركيز البدئي للمحلول على نسبة التقدم النهائي للتفاعل وعلى خارج التفاعل عند حالة التوازن نعطي M(H) 1 g.mol 1 :؛ M(O) 16 g.mol 1؛ M(C) 12 g.mol 1؛ تمرين :10 -1 نتوفر على محلول مائي ) (Sلحمض الميثانويك ، HCO2Hحجمه ، V=100mLتركيزه المولي CA=0,1mol.L و له . pH=1,4 .1أكتب معادلة التفاعل الحاصل بين حمض الميثانويك والماء .ثم حدد المزدوجتين قاعدة/حمض المتدخلتين في هذا التفاعل. .2أنشي جدول تقدم هذا التفاعل . .3أوجد تركيز كمية مادة أيونات األوكسونيوم ] [H3O+عند التوازن. .3استنتج قيمة التقدم النهائي لهذا التفاعل. .4استنتج تركيب المجموعة في الحالة النهائية(ب .)mol .5أحسب τنسبة التقدم النهائي لهذا التحول .ماذا يُمكنك أن تستنتج من هذه القيمة؟ .6نضيف إلى المحلول ) (Sبلورات من ميثانوات الصوديوم HCO2Naكتلتها ، m=0,34gعند التوازن تصبح pH المحلول )pH=3 (S .6.1أحسب كمية مادة ميثانوات الصوديوم التي تمت إذابتها في المحلول. .6.2أكتب معادلة ذوبان ميثانوات الصوديوم في الماء. .6.3هل يُعزى تناقص pHالمحلول ) (Sإلى زيادة أم تناقص تركيز أيونات H3O+؟ بماذا تُفسر ذلك ؟ سلسلة رقم1: التحوالت الكيميائية التي تحدث في المنحيين Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens ntes .6.4أحسب كمية مادة أيونات الميثانوات التي تفاعلت عند إضافتها إلى المحلول ). (S نعطي :الكتلة المولية لميثانوات الصوديوم M=68g.mol-1 قاعدة في محلول مائي-التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse 5:ملخص رقم سلسلة رقم1: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse تمرين :1 يتكون مشروب غازي من ثنائي أكسيد الكربون CO2مذاب في الماء والسكر وحمض البنزويك ). (C6 H5 − COOH نريد معرفة التركيز المولي CAللحمض في هذا المشروب ،وألجل ذلك نأخذ منه حجما VA=50 mlونضعه في كأس ث ّم نعايره بواسطة محلول هيدروكسيد الصوديوم )) (Na+ (aq) + HO− (aqذي التركيز المولي . Cb=0.1mol/Lنعتبر ان حمض البنزويك الحمض الوحيد في المشروب .1نضيف أحجاما VBلهيدروكسيد الصوديوم و نسجل في كل مرة قيمة pHالمحلول باستعمال الـ pHمتر .يمثل الشكل جانبه المنحنى ). pH=f(Vb أ – اكتب المعادلة الكيميائية لتحول المعايرة. ب – حدد مبيانيا إحداثيي نقطة التكافؤ .E ج – استنتج التركيز المولي CAلحمض البنزويك. .2عند اضافة حجم VB=10 mlلهيدروكسيد الصوديوم أ – أنشئ جدوال لتقدم التفاعل. ب – أوجد كمية مادة كل من ايونات االوكسونيوم H 3O eqوجزيئات حمض البنزويك المتبقية في الوسط التفاعلي بجدول التقدم. مستعينا ّ .3ما هو الكاشف المناسب لمعرفة نقطة التكافؤ من بين الكواشف المذكورة أسفله مع التعليل؟ اسم الكاشف أحمر الميثيل أزرق البروموتيمول الفينول فتاليين منطقة انعطاف الكاشف الملون 6,2 – 4,2 7,6 – 6,0 10,0 – 8,0 تمرين :2تمرين موضوعاتي بفعل تأثير ال ُمخ ِمرات اللبنية ،يتحول سكر الحليـــب ( الالكتوز ) تدريجيا إلى الحمض اللبني ذو الصيغة CH3-CHOH-COOHللتبسيط نرمز لهــــــذا الحمض بـ . R-COOHكلما كانت كمية الحمـــض اللبني الموجودة في حليب معين صغيرة ،كلما كان الحليب طريا. لمعرفــة كمية الحمض اللبني الموجودة في عينة من حليب، + نضع في كأس حجما VA= 20mLمـن حليب و نضيف تدريجيا محلوال لهيدروكسيــــــــــدالصوديوم (Na (aq)+OH )) (aqتركيـــــزه. CB= 5.10-2mol/Lنقيس pH الخليط بعد كــل إضافة ،فنحصل على المنحنى ) pH=f(VBالممثل في الشكل أعاله .نعتبر أن الحمض اللبني هو الوحيد الذي يتفاعل في الحليب مع محلول هيدروكسيد الصوديوم. .1أكتب المعادلة الحصيلة للتفاعل الذي يحدث أثناء المعايرة. . 2حدد مبيانيا إحداثيات نقطة التكافؤ. .3أحسب التركيز CAللحمض اللبني في عينة الحليب ،استنتج كتلة الحمض اللبني الموجودة في لتر واحد من العينة المدروسة. .4اكتب تعبير ثابتة الحمضية للحمض ،R-COOHثم اكتب تعبير pHبداللة .pKA .5عند نقطة نصف تكافؤ المعايرة VB=VB.E/2فان ،pH=3,8احسب النسبة ] ،[R-CO2 ]/[R-CO2Hاستنتـج أن pKA=3,8 .6بين انه يمكن معايرة الحمض اللبني الموجودة في الحليب بمحلول هيدروكسيد الصوديوم .7في الصناعات الغذائية ،يعبر عن حموضة الحليب ب"درجة دورنيك" و نرمز لها ب D°بحيث 1D°توافق الحموضة التي يسببها و جود 0,1gمن الحمض اللبني في لتر واحد من الحليب -1-7أحسب درجة الحموضة لعينة الحليب المدروسة سابقا. سلسلة رقم1: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse -2-7يعتبر الحليب طريا إذا كانت درجة حموضته محصورة بين 15 D°و 18 D°هل يمكن اعتبار الحليب طريا؟ .8ندرس محلول الحمض اللبني قبل بداية المعايرة )(VB= 0 -1-8أكتب معادلة تفكك الحمض اللبني في الماء -2-8باالستعانة بالجدول الوصفي ،احسب قيمة نسبة التقدم النهائي للتحول المقرون بتفكك الحمض اللبني في الماء .ماذا تستنتج؟ -14 -1 معطيات الكتلة المولية للحمض اللبنيKe=10 ; M=90 g.mol : تمرين :3 . 1تحتوي قارورة محلول S0لمحلول هيدروكسيد الصوديوم تحمل المعلومات التالية 27% :و .d=1 ,3 أ – بيّن أن التركيز المولي للمحلول يقارب .C0=8,8 moL/L ب – ما هو حجم محلول حمض الكلوريدريك ذو التركيز المولي Ca = 0,1 moL/Lالالزم لمعايرة V0 = 10 mLمن المحلول S0؟ ج – هل يمكن تحقيق هذه المعايرة بسهولة؟ علّل. – 2نحضر محلوال Sبتخفيف كمية من محلول 50 S0مرة. صف البروتوكول التجريبي الذي يسمح بتحضير 500 mLمن المحلول .S – 3نأخذ بواسطة ماصة حجما Vb = 10 mLمن المحلول .Sبواسطة سحاحة نسكب احجاما من المحلول الحمضي فنقيس pHالمحلول بعد كل اضافة يمثل المنحنى جانبة تغيرات ال pHمع حجم الحمض المضاف أ – اكتب معادلة تفاعل المعايرة. ب – عيّن اإلحداثيين ) ( VaE ; pHEلنقطة التكافؤ Eمع ذكر الطريقة المتبعة. ج – احسب التركيز المولي للمحلول . S ، M(Na)=23g/moL ، M(H)=1g/moL ;eau=1g/mL تمرين :4 تحمل علبة األسبرين اإلشارة ":اسبيرين ،" 500نريد التحقق من هذه المعلومة بمعايرة قرص األسبرين .Iلدينا محلول تجاري من الصودا كثافته d =1.33و كتلته المولية M=40g/molالنسبة المئوية الكتلية لهيدروكسيد الصوديوم هي .p = 33.0%نحضر محلول الصودا ، S1نأخذ حجما =v 2.5mLمن المحلو ل التجاري ،فنضعه في حوجلة مدرجة من فئة mL 250ثم نمألها بالماء المقطر فنحصل على المحلولS1 -1حدد كتلة لتر من المحلول التجاري . -2حدد كتلة هيدروكسيد الصوديوم المتواجدة في 1 Lمن المحلول التجاري -3احسب التركيز المولي لهيدروكسيد الصوديوم في المحلول S1 .IIالمعايرة :نحضر المحلول S2بإذابة قرص األسبيرين في حجم V2=200mLمن الماء .نقوم بمعايرة حجم منه V=20mlبواسطة محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه ,CB=2.10-2mol.l-1يعطي المنحنى جانبه تغيرات PHبداللة حجم الحمض المضافM(AH)=180g/mol . -1حدد احدثيات نقطة التكافؤ -3اكتب معادلة التفاعل المعايرة (نرمز لحمض األسيتيل سليسيليك ب )AH -4احسب قيمة تابثة التوازن Kلتفاعل المعايرة -5حدد تركيز المحلول . S2 -6حدد ب mgكتلة األسيتيل سليسيليك المتواجدة في قرص األسبرين علل اإلشارة" 500 -6عند V(B)=10,5mLاحسب نسبة التقدم النهائي لتفاعل المعايرة. تمرين :5تمرين موضوعاتي التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse سلسلة رقم1: تمرين :6تمرين موضوعاتي نعتبر أن جميع المحاليل توجد عند 25°Cحيث أن . pKe=14 تستعمل محاليل األمونياك ) NH 3( aqكمواد منظفة ومزيلة للبقع .الهدف من التمرين هو دراسة بعض خصائص محاليل األمونياك ،وتحديد تركيز األمونياك في منتوج للتنظيف وكذا التـاكد من صحة البيانات المسجلة على هذا المنتوج. .Iخصائص األمونياك: .1يتصرف األمونياك ) NH 3( aqكقاعدة في المحاليل المائية .أكتب معادلة تفاعله مع الماء. .2نذيب في حجم V 250mLمن الماء كمية مادة من األمونياك ni 2.5.10 3 molقنحصل على محلول ذو ، PH 10.6أحسب Cتركيز المذاب في المحلول. .3أحسب نسبة التقدم النهائي لتفاعل األمونياك مع الماء .ماذا تستنتج؟ .IIتحديد تركيز األمونياك في منتوج للتنظيف. لتحديد التركيز C0لألمونياك في منتوج للتنظيف ) ، ( S 0نقوم أوال بتخفيف هذا المحلول 1000مرة فنحصل على محلول ) (SBتركيزه ، C Bتم ننجز المعايرة الملوانية لحجم VB 20mLمن المحلول ) ، (SBبواسطة محلول حمض الكلوريدريك ) ) ( H 3O(aq) Cl(aqتركيزه . C A 1.5.102 mol.L1نحصل على التكافؤ بعد إضافة VAE 14.1mLمن المحلول المعايٍر ،عند التكافؤ . PH E 5.7 .1أكتب معادلة تفاعل المعايرة . .2فسر لماذا pHالخليط عندا التكافؤ أصغر من.7 .3أوجد تعبير ثابتة التوازن Kالمقرونة بتفاعل أيونات ) H 3O( aqمع حمض األمونياك بداللة ) . K A( NH / NHاستنتج 3 4 أن هذا التفاعل كلي . .4أوجد التركيز C Bثم استنتج أن . C0 10.6mol.L 1 .5أوجد تركيز ) NH 3( aqوتركيز ) NH 4( aqبعد إضافة الحجم PHالخليط . VE 2 .IIIالتأكد من صحة البيانات: تحمل لصيقة منتوج التنظيف العبارة "محلول األمونياك ." p 20% .1أحسب m0كتلة األمونياك المذاب في لتر من المحلول ) . ( S 0 من محلول حمض الكلوريدريك .ثم استنتج التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي سلسلة رقم1: Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse ) m( NH 3 .2استنتج النسبة المئوية لألمونياك في المنتوج و قارنها مع اإلشارة المسجلة عليه .تذكير p ms نعطي :الكتلة الحجمية للمحلول 900 g.L1 :S0 M ( N ) 14 g.mol 1 M ( H ) 1g.mol 1 pK A( NH 3 / NH ) 9.2 4 تمرين :7تمرين موضوعاتي -Iالتعرف على كاشف ملون :نتوفر على كاشف ملو ن مجهول تركيزه C=2,9.10 mol/Lلتحديد هذا الكاشف الملون نأخد حجما ،V=100mLنقيس PHهذا المحلول فنجد .pH=4,18نرمز لمزدوجة الكاشف الملون بـ IndH(aq)/Indحيث يتم الحصول على الكاشف باذابة الحمض IndHفي الماء -1اكتب معادلة تفاعل الحمض مع الماء. + -2عبر عن نسبة 𝜏التقدم النهائي بداللة Cو ] [H3Oاحسب قيمتها و استنتج. -3اكتب تعبير تابثة الحمضية بداللة 𝜏 و C -4احسب قيمة KAو استنتج pKA -5باعتبار المعطيا ت اسفله حدد معلال جوابك الكاشف الملون المدروس. -IIتحديد درجة حمضية الخل التجاري :نأخد 10mLمن خل تجاري و نضيف اليه 90mLمن الماء المقطر فنحصل على محلول مخفف ،Sنسمي تركيز حمض االيثانويك في المحلول ب CSوتركيز الحمض في المحلول البئئي بC -1اكتب تعبير CSبداللة . C + -2نأخد 10mLمن المحلو ل المخفف ،Sونعايره بمحلول SBلمحلول هيدوكسيد الصوديوم ))(Na (aq)+OH (aq تركيزه . CB=0,1mol/Lنحصل على التكافؤ عند اضافة VB=13,5mLمن المحلول SB -1-2اكتب معادلة تفاعل المعايرة. -2-2عند نصف التكافؤ VB=06,75mLقيمة pHهي ،pH=4,8احسب النسبة ]،[CH3COO ]/[CH3COOH استنتج قيمة )pKA(CH3COOH/CH3COO- -3-2بين ان تفاعل المعايرة تفاعل كلي. -4-2احسب التركيز CSللمحلول المخفف ،استنتج Cتركيز حمض االيثانويك في الخل التجاري المدوس -5-2تعرف درجة الحمضية لخل تجاري بكتلة حمض االيثانويك (بالغرام ) الموجودة في 100غرام من الخل التجاري ،احسب درجة حمضية الخل السابق.نعطي الكتلة الحجمية للخل هي =1,02g/mLو M(CH3COOH)=60g/molوKe=10-14 تمرين :8 نذيب كتلة m=1,09gمن ملح كلورور األمونيوم الصلب ) NH 4 Cl( Sفي الماء الخاص فنحصل على محلول )(S حجمه .V=1,00L .1أكتب معادلة ذوبان كلورور األمونيوم. .2أحسب Cتركيزالملح المذاب . .3أكتب معادلة تفاعل أيونات األمونيوم NH 4مع الماء. .4أحسب 1نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل و استنتج قيمة pHالمحلول. -2 .5نضيف حجما V0من محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه C0=1,00.10 mol.L-1إلى حجم V1=50,00mL من المحلول ) ، (Sفتأخد pHالخليط القيمة .9,20 .5.1أحسب قيمة ثابتة التوازن Kالمقرونة بتفاعل أيونات الهيدروكسيد مع أيونات األمونيوم. .5.2أحسب تركيز أيونات الهيدروكسيد. .5.3بين أن NH 4 NH 3 دون استعمال نتائج األسئلة السابقة. .5.4أحسب تقدم التفاعل x eqعند التوازن . .5.5أحسب V0حجم محلول هيدروكسيد الصوديوم المضاف. .5.6أحسب 2نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل عندما تصل قيمة pHالخليط إلى .9,20 M(Cl)=35,5g.mol-1 M(H)=1g.mol-1 نعطيM(N)=14g.mol-1 : pK A( NH / NH ) 9,20 -4 3 4 سلسلة رقم1: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse تمرين :9 نحضر محلوال ) (Sلحمض اإليثانويك ) (CH3 COOHلهذا الغرض نذيب كتلة mفي حجم قدره 100 mLمن الماء المقطر. نقيس pHالمحلول ) (Sبواسطة جهاز الـ pHمتر عند 25°Cفنجد القيمة .3,4 – 1اكتب معادلة التفاعل المنمذج للتحول الكيميائي الحادث. – 2أنشئ جدوال لتقدم التفاعل الكيميائي و أوجد قيمة التقدم النهائي . xf -2 -3إذا علمت أن نسبة التقدم النهائي 𝜏f = 0,039بين أن قيمة التركيز المولي .C=10 mol/Lث ّم استنتج mقيمة الكتلة المذابة في المحلول – 4احسب خارج التفاعل البدئي Qriوخارج التفاعل عند التوازن .Qrfما هو منحى تطور المجموعة الكيميائية؟ – 5بهدف التأكد من قيمة التركيز المولي Cللمحلول ) ،(Sنعاير حجما Va=10mLمنه بواسطة محلول قاعدي لهيدروكسيد الصوديوم ) ) (Na+ (aq) + HO− (aqتركيزه المولي Cb = 4 × 10−3 mol/Lفيحدث التكافؤ عند إضافة حجم من المحلول القاعدي مقداره. VbE = 25 mL أ -اذكر البروتوكول التجريبي لهذه المعايرة. التحول. ب -اكتب معادلة التفاعل المنمذج لهذا ّ ج -احسب قيمة التركيز المولي Cللمحلول ) .(Sقارنها مع القيمة السابقة . د -ما هي قيمة pHالخليط لحظة إضافة 12,5 mLمن محلول هيدروكسيد الصوديوم؟ يعطىpKa(CH3 COOH/CH3 COO− ) = 4,8 ، M(O)=16g/mol ، M(C)=12g/mol ، M(H)=1g/mol : تمرين :10 نعتبر أن جميع المحاليل توجد عند 25°Cحيث أن . pKe=14 نذيب n0 10 3 molمن األمونياك NH 3في 1Lمن الماء الخالص ،فينتج عن تفاعل األمونياك مع الماء أيون األمونيوم و أيون الهيدروكسيد . HO عند التوازن أعطى قياس pHالمحلول القيمة . 10 .1أكتب معادلة التحول الحاصل ،ثم حدد مزدوجتا حمض قاعدة المتدخلتان في هذا التفاعل. .2أحسب تركيز أيونات H 3 O المتواجد في المحلول ثم استنتج تركيز أيونات . HO .3استنتج تركيز NH 3و تركيز . NH 4 10 pH pKe .4بين أن تعبير نسبة تقدم هذا التحول يكتب على شكل: C مع Cالتركيز البدئي لألمونياك في المحلول. .5أحسب نسبة التقدم النهائي لهذا التحول .ماذا تستنتج؟ .6أحسب pKAالمزدوجة . NH 4 / NH 3 تمرين :11 المعطياتM(N)=14g.mol-1 : pK A( NH / NH ) 9,20 3 M(H)=1g.mol-1 M(Cl)=35,5g.mol-1 4 نذيب كتلة m=1,09gمن ملح كلورور األمونيوم الصلب ) NH 4 Cl( Sفي الماء الخاص فنحصل على محلول )(S حجمه .V=1,00L .2أكتب معادلة ذوبان كلورور األمونيوم. .1أحسب Cتركيز الملح المذاب . .3أكتب معادلة تفاعل أيونات األمونيوم NH 4مع الماء. .4أحسب 1نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل و استنتج قيمة pHالمحلول( قيمة 1صغيرة بحيث يمكن أن نعتبر ) 1 1 1 . -2 -1 .5نضيف حجما V0من محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه C0=1,00.10 mol.Lإلى حجم V1=50,00mL من المحلول ) ، (Sفتأخذ pHالخليط القيمة .9,20 .5.1بين أن تعبير ثابتة التوازن المقرونة بتفاعل أيونات الهيدروكسيد مع أيونات األمونيوم هو: .5.2أحسب تركيز أيونات الهيدروكسيد في الخليط. )K A( NH / NH 3 4 Ke .K سلسلة رقم1: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse .5.3بين أن NH 4 NH 3 دون استعمال نتائج األسئلة السابقة. .5.4أحسب تقدم التفاعل x eqعند التوازن . .5.5أحسب V0حجم محلول هيدروكسيد الصوديوم المضاف. .5.6أحسب 2نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل عند التوازن . تمرين :12ع.ر 2014.تمرين موضوعاتي ألمونياك NH3غاز قابل للذوبان في الماء ويعطي محلوال قاعديا .تكون محاليل األمونياك التجارية مركزة وغالبا ما تستعمل في مواد التنظيف بعد تخفيفها .يهذف هذا التمرين إلى دراسة بعض خاصيات األمونياك و الهيدروكسيالمين NH2OHالمذابين في الماء و تحيد تركيز األمونياك في منتوج تجاري عن طريق المعايرة بمحلول حمض الكلوريدريك ذي تركيز معلوم. الجداء األيوني للماءKe=10-14 : معطيات :الكتلة الحجمية للماءρ =1g.cm-3 : لكلورورالهيدروجينM(HCl)=36,5g.mol-1 : ثابتة الحمضية للمزدوجة )𝒒𝒂(𝟑𝑯𝑵 𝑵𝑯+𝟒(𝒂𝒒) /هي : ) NH3OH+(aqهيKA2 : KA1 الكتلة المولية ثابتة الحمضية للمزدوجة )/NH2OH(aq نحضر محلوال SAلحمض الكلوريدريك تركيزه CA=0,015mol.L-1وذلك بتخفيف محلول تجاري لهذا الحمض تركيزه C0وكثافته بالنسبة للماء هي . d=1,15النسبة الكتلية للحمض في هذا المحلول التجاري هي. P=37% : .1تحضير محلول حمض الكلوريدريك: .1.1أوجد تعبير كمية مادة الحمض ) n(HClفي حجم Vمن المحلول التجاري بداللة Pو dو Vو . ρتحقق أن . C0=11,6mol.L-1 .2.1أحسب حجم المحلول التجاري الذي يجب أخذه لتحضير 1Lمن المحلول . SA .2دراسة بعض خاصيات قاعدة مذابة في الماء: .2.1نعتبر محلوال مائيا لقاعدة Bتركيزه ،Cنرمز لثابتة الحمضية للمزدوجة BH /Bب KAو لنسبة التقدم النهائي )𝝉𝑲𝒆(𝟏− = 𝑨𝑲 لتفاعلها مع الماء ب τبين أن : 𝟐𝛕𝑪. .2.2نقيس pH1لمحلول S1لألمونياك ) NH3(aqو pH2لمحلول S2لهيدروكسيالمين ) NH2OH(aqلهما نفس التركيز ، C=10-2mol.L-1فنجد pH1=10,6و pH2=9أحسب نسبتي التقدم النهائي τ1و τ1تباعا لتفاعل NH3و NH2OHمع الماء. .2.3أحسب قيمتي كل من الثابتتين pKA1و . pKA2 + .3المعايرة حمض -قاعدة لمحلول مخفف لألمونياك : لتحديد التركيز CBلمحلول تجاري مركز لألمونياك ،نستعمل المعايرة حمض -قاعدة .نحضر محلوالمخففا Sتركيزه 𝑩𝑪 = 𝑪′ 𝟎𝟎𝟎𝟏 ننجز المعايرة لحجم V=20mLمن المحلول Sبواسطة محلول SAلحمض الكلوريدريك )𝒒𝒂( 𝑯𝟑𝑶+(𝒂𝒒) + 𝑪𝒍−تركيزه . CA=0,015mol.L-1 .3.1أكتب معادلة التفاعل الحاصل أثناء المعايرة. .3.2عند إضافة الحجم VA=4mLتأخذ pHالقيمة ، pH=9,5أحسب نسبة التقدم النهائي للتفاعل الحاصل أثناء المعايرة .ماذا تستنتج؟ .3.3نحصل على التكافؤ عند إضافة الحجم VAE=14mLمن حمض الكلوريدريك .استنتج ’ Cثم . CB تمرين :13تمرين موضوعاتي الهدف من هذا التمرين هو دراسة مبسطة لعملية نقل ثنائي األوكسجين عبر الدم بواسطة الخضاب الدموي أو الهيموكلوبين hémoglobineمن الرئتان إلى باقي األعضاء. تتكون جزية الهيموكلوبين من عدة مجموعات وظيفية ،ولن نعتبر في هذا التمرين إال المجموعة ). Hb(aq يُنقل ثنائي األوكسجين بطريقتين في الجسم: على شكل ثنائي األوكسجين المذاب في الدم ونمثله ب ). O2(aq -على شكل األوكسيهيموكلوبين oxyhémoglobineو نمثله ب ). HbO2(aq سلسلة رقم1: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse نعتبر أن الدم محلوال مائيا. المعطيات :الكتلة المولية لمجموعة الهيموكلوبين هي. M(Hb) = 1,6 10 g.mol : األجزاء األربعة من التمرين مستقلة عن بعضها. -1 4 .1نقل ثنائي األوكسجين في الجسم عبر الدم: على مستوى الرئتين تتبث الهيموكلوبين جزيئة من ثنائي األوكسجين لتعطى األوكسيهيموكلوبين ،ننمذج هذا التحول )(1 )Hb(aq) + O2(aq )HbO2(aq بالمعادلة التالية: .1.1في البداية ،نعتبر أن حجم V=100mlمن الدم يحتوي على كمية مادة من الهيموكلوبين ، n0وكمية وفيرة من ثنائي األوكسجين و ال يتوفر على أية كمية من األوكسيهيموكلوبين .هذا الحجم Vمن الدم يحتوي على m=15gمن الهيموكلوبين . أحسب n0كمية مادة الهيموكلوبين. .1.2استنتج التقدم األقصى xmaxللتفاعل. .1.3نسبة التقدم النهائي للتفاعل ( )1هو ، τ1=0,97أوجد قيمة xfالتقدم النهائي لهذا التفاعل. .1.4استنتج كمية مادة األوكسيهيموكلوبين HbO2المتكون عند الحالة النهائية . .1.5خالل 5دقائق ،الصبيب المتوسط للدم يُمكن من معالجة VS = 5,0 Lمن الدم على مستوى الرئتين .استنتج nSكمية مادة األوكسيهيموكلوبين HbO2المتكونة خالل دقيقة واحدة. .2تحرير ثنائي األوكسجين على مستوى األعضاء: الحجم Vالمدروس للدم في الجزء األول يصل إلى مستوى أنسجة األعضاء .في هذه المرحلة يُمتص جزء من ثنائي األوكسجين من طرف األنسجة ،مما يؤدي إلى انخفاض تركيز ثنائي األوكسجين في الدم. المجموعة المدروسة في الجزء األول ،توجد في حالة بدئية جديدة نسميها الحالة ( ، )1حيث أن تركيز ثنائي األوكسجين المذاب هو ، [O2]1 = 3,6 10 –5 mol.L–1:وتركيز الهيموكلوبين هو[Hb]1 = 2,810 –4 mol.L–1 : وتركيز األوكسيهيموكلوبين هو. [HbO2]1 = 9,1 10 –3 mol.L–1: .2.1أحسب Qr1خارج التفاعل ( )1الموافق لهذه الحالة (.)1 .2.2ثابتة التوازن المقرونة بالتفاعل ( )1هي . K1 =3,0.105في أي منحى تتطور المجموعة؟ .3ماذا يحدث خالل مجهود عضلي: المعطيات :خالل المجهود العضلي ،يتكون غاز ثنائي أوكسيد الكربون على مستوى العضالت ،حيث يذوب في الدم ليعطي حمض الكربونيك المعبر عنه ب ( ) CO2 , H2Oأو ، H2CO3مزدوجة حمض قاعدة المتدخلة هي : ) H2CO3(aq) / HCO3–(aqذات . pKa = 6,4 .3.1أكتب معادلة تفاعل ثنائي أوكسيد الكربون المذاب في الماء مع الماء ،والتي نرقمها ب (. )2 .3.2مثل على مخطط مجاالت هيمنة النوعين حمض -قاعدة للمزدوجة ). CO2 , H2O / HCO3–(aq pH .3.3الدم تساوي ، 7,4استنتج معلال جوابك ،النوع المهيمن في الدم لهذه المزدوجة. .3.4فسر لماذا ذوبان كميات إضافية من ثنائي أوكسيد الكربون تؤدي إلى انخفاض قيمة pHالدم في غياب تحوالت كيميائية أخري تضبط قيمة pHالدم. .3.5بالنسبة لإلنسان pH ،الدم تتغير في مجال ضيق ،فهي محصورة بين 7,36و . 7,42من جهة أخرى األوكسيهيموكلوبين تتفاعل مع أيونات األوكسونيوم وفق المعادلة: )3( HbO2(aq) + H3O+ O2(aq) + HbH+(aq) + H2O بين أن أيونات H3O+الناتجة عن التفاعل ( )2تُمكن من تحرير ثنائي األوكسجين الضروري للمجهود العضلي ،مع ضبط pHالدم المشار إليه في السؤال .3.4 .4التسمم بواسطة أحادي أوكسيد الكربون: قد ينتج في عن احتراق بعض األنواع التي تحتوي على الكربون ،في ظروف معينة ،تكون غاز أحادي أوكسيد الكربون. نعبر عن تفاعل أحادي أوكسيد الكربون مع الهيموكلوبين كالتالي: التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse سلسلة رقم1: )HbCO(aq )Hb(aq) + CO(aq )(4 مع HbCO éq يعطي الجدول أسفله التأثيرات على جسم اإلنسان ،المتعلقة بالنسبة Hbéq 2,6 10 5أكبر من موت سريع K4 = 7,5 107 عند التوازن. 2,6 10 4و 2,6 10 5بين 1,1 10 4و 2,6 10 4بين HbCO éq Hbéq تسمم خطير آالم الرأس التاثيرات . 4.1أعطت نتيجة تحليل دم شخص استنشق هواءا ملوثا بغاز أحادي أوكسيد الكربون 2,0.10-4mol.L-1من أحادي أوكسيد الكربون .ما هو التأثير الذي يظهر على هذا الشخص؟ . 4.2على مستوى الجسم ،يقع تنافس بين التفاعل الذي يؤدي إلى تثبيت ثنائي األوكسجين على الهيموكلوبين وبين التفاعل الذي يؤدي إلى تثبيت أحادي أوكسيد الكربون على الهيموكلوبين (التفاعل ( )1و التفاعل ( .))4تحدث حالة )HbO2(aq) + CO(aq )HbCO(aq) + O2(aq توازن المعبر عنها بالمعادلة التالية(5) : أعط تعبير K5ثابتة التوازنة المقرونة بالتفاعل ( )5بداللة K1و ، K4ثم أحسب قيمتها . .4.3إلنقاذ شخص مسمم بأحادي أوكسيد الكربون ،نضعه داخل غرفة تحتوي على تركيز عالي لثنائي األوكسجين، بهدف الرفع من تركيز ثنائي األوكسجين في الدم .فسر كيف تُمكن هذه العملية من تخليص الدم المسمم من أحادي أوكسيد الكربون. تمرين :14تمرين موضوعاتي يستعمل حمض البنزويك في الصناعة الغذائية برمز E210كحافظ للمواد الغذائية ،صيغته الكيميائية هي . C6 H 5COOHحالته الفيزيائية صلبة عند درجة الحرارة العادية . نحضر محلوال مائيا مشبعا ) (Sلحمض البنزويك وذلك بإذابة كتلة mمن ا الحمض في الحجم VS= 250mLمن الماء الخالص .1ما الكتلة الدنيوية التي يجب استعمالها للحصول على هذا المحلول ؟ نظريا يستلزم 2gتقريبا من حمض البنزويك الصلب ،للحصول على لتر واحد من محلول مشبع لحمض البنزويك. .2نعاير حجما V1=20mLمن المحلول) (Sبواسطة محلول لهيدروكسيد الصوديوم ) Na(aq) HO(aqتركيزه . C B 2,5.10 2 mol.L1من خالل القياسات المحصل عليها تم تمثيل تغيرات pHبداللة حجم القاعدة المضاف VBوكذا المنحنى dpH dVB . g (VB ) حدد حجم التكافؤ . VBE .3استنتج قيمة C1تركيز حمض البنزويك في المحلول . .4احسب القيمة النظرية C0لتركيز حمض البنزويك في المحلول ).(S .5قارن هاتين القيمتين .ماذا تستنتج ؟ .6من خالل المنحنى حدد pHالمحلول ) ، (Sثم أوجد تعبير نسبة التقدم النهائي لتفاعل حمض البنزويك مع الماء ،بداللة pHو التركيز C0 .7ندرس المجموعة الكيميائية عند إضافة الحجم .VB=19mL .7.1أنشيء الجدول الوصفي عند هذه اإلضافة . .7.2حدد التقدم األقصى . x max التحوالت المقرونة بتفاعالت حمض -قاعدة في محلول مائي سلسلة رقم1: Transformations liées à des réactions acido-basiques dans une solution aqueuse ] [C H COO . 6 5 .7.3عبر بداللة pHعن النسبة ] [C 6 H 5 COOH .7.4عبر عن هذه النسبة بداللة التقدم النهائي ، x fثم استنتج قيمة . x f .7.5أحسب نسبة التقدم النهائي لتفاعل المعايرة عند هذه اإلضافة ،ماذا تستنتج ؟