si 12

Origine
Uo
Origine
-Uo
1
u
2
u
Figure-2
Figure-1
GBF
R
i
(L, r)
2
u
R
1
u
R
Voie y2
Voie y1
masse
SERIE N°2
(Sciences physiques)
Exercice n°1 :
On dissout une masse mo de sulfate de fer II (
4
FeSO
) dans un excès d’eau distillée pour obtenir 500 mL
d’une solution (S1). Dans le but de déterminer la concentration molaire C1 de la solution (S1), on dose un
volume V1=20 mL de la solution (S1) acidifiée par l’acide sulfurique, par une solution de permanganate de
potassium (
4
KMnO
) de concentration molaire C2=0,05 mol.L-1.
Le volume de
4
KMnO
versé à l’équivalence est V2=10 mL.
1-a. Proposer un dispositif annoté de ce dosage.
b. Comment repérer le point l’équivalence?
2-a. Ecrire l’équation de la réaction de dosage mettant en jeu les deux couples rédox
2 3/FeFe
et
2
4/MnMnO
b. Exprimer C1 en fonction de C2, V2 et V1. La calculer.
c. Déduire la valeur de la masse mo de sulfate de fer II (
4
FeSO
) utilisée.
On donne : Les masses molaires atomiques en g.mol-1 : MC=12 ; MO=16 ; MS=32 ; MFe=56
Exercice n°2 :
On prépare une solution B de permanganate de potassium (KMnO4) de masse molaire M=158g.mol-1 en
dissolvant 3.16 g de KMnO4 dans 1 L d’eau.
Le dosage de 10ml d’une solution A de dioxyde de soufre SO2 de concentration molaire CA nécessite 12ml de
la solution B de permanganate de potassium.
1. Calculer la concentration CB de la solution B.
2. Ecrire l’équation de la réaction du dosage.
3-a. Calculer la concentration CA de la solution de dioxyde de soufre.
b. En déduire le volume V1 de dioxyde de soufre dissous dans 1L de la solution A.
On donne: les couples Ox/Red: MnO4-/Mn2+; SO42-/SO2; Vm =22,4 L.mol-1.
Exercice n°1 :
1
ère Partie
:
On associe un générateur de tension variable (GBF) dont la masse est isolée
de la terre, en série avec une bobine d’inductance L et de résistance interne
supposée négligeable (
0r
) et un resistor de resistance R=1KΩ.
A l’aide d’un oscilloscope bicourbe on visualise les deux tensions
)(
1tu
aux bornes de la bobine sur la voie y1.
)(
2tu
aux bornes de résistor sur la voie y2.
Sur l’écran de l’oscilloscope on observe les
oscillogramme représentées sur la figure-2 ci-contre.
Le réglage de l’oscilloscope :
 Sensibilité verticale sur la voie y1 : 1V/Div.
Sensibilité verticale sur la voie y2 : 0,5V/Div.
 Base du temps : 0,5 ms/Div.
Physique:
Chimie:
4
ème Sc1
2010/2011
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t (10-3 s)
uR (V)
1
Figure-4
2
3
4
5
2
4
6
8
10
Figure-3
R
i
(L, r)
E
uB
uR
t (s)
i (A)
t (s)
i (A)
t (s)
i (A)
(a)
(c)
(b)
-
+
2
1
E
Ro
L,r
K
Figure-1
1. Déterminer la période T et la fréquence N de la tension délivrée par le générateur.
2. Déterminer la valeur maximale Uo de la tension aux bornes de la bobine.
3. Montrer que la tension aux bornes de la bobine s’écrit :
dt
du
R
L
tu 2
1.)( 
.
4. pour
2
,0 T t
, exprimer
)(
2tu
en fonction du temps. En déduire la valeur de L.
2
ème Partie
:
On remplace le GBF par un générateur de tension de force électromotrice E=10V.
La bobine d’inductance dont les indication du fabriquant sont L=1H et r=10Ω.
Le résistor de résistance R=1KΩ.
Le schéma du montage réalisé est représenté sur la figure-3 ci-contre :
Une fois le paramétrage du système d’acquisition est effectuée,
on ferme l’interrupteur à l’instant de date to=0s et on enregistre
l’évolution de la tension aux bornes de résistor en fonction du
temps. On obtient l’enregistrement représenté sur la figure-4 ci-contre :
1°- On donne les différentes courbes susceptibles de
représenter l’intensité du courant en fonction du temps.
Choisir celle qui correspond à l’évolution de l’intensité du courant
en fonction du temps dans le circuit de la figure-3-, après la
fermeture de l’interrupteur. Justifier à partir de la courbe
expérimentale donnée sur la figure-4-.
2°- Quelle est l’influence de la bobine sur l’établissement du courant lors de la fermeture du circuit ?
3°- On considère que la résistance interne r de la bobine est négligeable devant R.
a. Montrer que l’équation différentielle de ce circuit, au cours de la fermeture de l’interrupteur, peut
s’écrire sous la forme :
dt tdu R
L
tuE R
R)(
)( 
.
b. On note
)(
R
u
la valeur prise par
R
u
à l’instant de date
t
. Sachant que
max
)(63,0)( RR uu 
(
max
)( R u
est la valeur maximale atteinte par
R
u
), déterminer à partir du graphe de la figure-4- la
valeur de la constante de temps de ce circuit.
c. En déduire la valeur de L et la comparer avec l’indication du fabriquant.
Exercice n°2 :
On réalise le circuit série de la figure-1 ci-contre comportant :
 Un résistor de résistance Ro=10Ω.
 Une bobine d’inductance L et de résistance r = 8 Ω.
 Un générateur idéal de tension continue de f.e.m E = 9 V.
 Un interrupteur K à deux positions 1 et 2.
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uRo (V)
Figure-2
1
2
3
4
t (10-3 s)
1
2
3
4
5
5
6
uRo (V)
Figure-3
1
2
3
4
t (10-3 s)
1
2
3
4
5
5
6
I/.Une fois le paramétrage du système d’acquisition est effectuée,
on ferme l’interrupteur K sur la position 1 à l’instant de date to=0s
et on enregistre l’évolution de la tension aux bornes du résistor
en fonction du temps. On obtient l’enregistrement représenté sur
la figure-2 ci-contre :
1°-a. Déterminer la valeur de la constante du temps du circuit en
utilisant la figure-2-. Expliquer la méthode employée.
b. En déduire une valeur approchée de l’inductance L.
c. Faut-il augmenter ou diminuer la valeur de R pour établir plus rapidement le régime permanent?
Justifier la réponse.
2°- Etablir l’équation différentielle en
o
R
u
(tension aux bornes du résistor) en respectant la convention
récepteur pour la bobine et le résistor.
3°-a. Exprimer
)(ti
en fonction de, sachant que
tetLERRo,,,
.
b. Représenter l’allure de la courbe
)(tfi 
.
II/. A un instant t = 0 s, on bascule l’interrupteur K de la
position 1 à la position 2, on enregistre l’évolution de la tension
aux bornes de résistor en fonction du temps.
On obtient l’enregistrement représenté sur la figure-3 ci-contre :
1°-a. Etablir l’équation différentielle à laquelle obéit l’intensité
i
du courant dans le circuit.
b.Vérifier que la solution de cette équation différentielle est
de la forme :
t
oeIi 
.
.
2°-a. Etablir l’expression de la tension aux bornes de la bobine
)(tuAB
.
b. Représenter l’allure de la courbe
)(tuAB
.
3°- Exprimer puis calculer l’énergie magnétique EL à
t
.
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