Collège Sadiki Samedi 07 -02-2009 Devoir de contrôle n° : 2 Sciences physiques 4ème maths et sc Exp Profs : Obey-Fkih et Cherchari Chimie ( 7 points ) On considère la réaction de dissociation de peroxyde de diazote N2O4(g) 2NO2(g) 1°) Dans un récipient de volume constant V=10L, initialement vide, on introduit 0,25 mole de NO2 à une pression P et à une température T1=60 °C. a ) Donner la couleur de chaque gaz. b ) Dans quel sens évolue la réaction ? comment varie alors la couleur du système chimique ? c ) Lorsque le système atteint son état d’équilibre, on le refroidit, à pression constante, afin que sa température soit égale à T2= 25 °C. On constate que la couleur du mélange devient plus claire. Préciser, en le justifiant, le caractère énergétique de la réaction de dissociation de NO2. 2°) Dans une deuxième expérience, dans le récipient de volume V=10 L, initialement vide, on introduit a mole de N2O4 à la température T2=25 °C. A l’aide d’une technique appropriée, On suit l’évolution de la quantité de matière de N2O4 restante, les résultats de mesures sont consignés dans le graphe de la figure 1 (page 3 à compléter et à remettre avec la copie). a- Dresser le tableau d’avancement de la réaction. b- Calculer le taux d’avancement final de la réaction. c- Etablir l’expression de la constante d’équilibre K en fonction de a, V et f. Calculer K. d- Quelle est l'influence d'une augmentation de pression, à température constante, sur : La couleur du mélange. La valeur de f. La valeur de K. 3°) On reprend l’expérience de la question 2 à une température T3, lorsque l’équilibre dynamique s’est établi, on trouve que le nombre de mole total de gaz est égal à 0,38mol. a- Préciser, en le justifiant, le sens d’évolution de la réaction. b- Comparer T3 et T2 ( avec justification). c- Tracer sur le même graphe l’allure de la courbe de variation de n(N2O4) en fonction du temps à la température T3. ( On précisera la quantité de matière finale de N2O4) Physique ( 13 points ) Exercice 1 ( 6 pts) : E Fig 1 Avec un générateur de tension idéal, de f.e.m. E= 6V constante et un condensateur de capacité C=15 µF et une bobine d’inductance L et de résistance négligeable, on réalise le circuit de la figure1 A- L’interrupteur K est dans la position (1) : C 1 Calculer : A B a- La charge maximale Q0B acquise par l’armature(B) du 2 condensateur. Déduire la charge maximale portée par le condensateur. L b- L’énergie électrostatique Ecmax emmagasinée par le condensateur après sa charge. B- L’interrupteur K est basculé dans la position (2) : Le condensateur se décharge dans une bobine idéale d’inductance L. 1°/ a- Etablir l’équation différentielle des oscillations électriques à laquelle obéit la charge q de l’armature A du condensateur . b- Montrer que l’énergie totale E du circuit est conservée. Donner sa valeur. 2°/ Le graphe donnant les variations de la tension uC en fonction du temps est donné par la figure 2(page 3 à compléter et à remettre avec la copie). a- Exprimer, en fonction du temps, la tension uC . b- Déduire l’expression de l’intensité instantanée i(t). Calculer la valeur de l’inductance L. c- Sur la figure 2, représenter le graphe de l’intensité en fonction du temps.( Echelle : 10 mA -- 1div ) 4°/ On note Ec l’énergie électrique emmagasinée par le condensateur à une date t quelconque. a- Exprimer EC en fonction de l’énergie totale E, L et i. b- On donne le graphe de EC en fonction de i2 (figure 3). Retrouver graphiquement et en le justifiant : La valeur de l’énergie totale E. L’amplitude de l’intensité. La valeur de l’inductance. Fig 3 Ec(10-4J) 2,7 i2(10-6 A2) 0 511,21 Exercice 2 ( 7 pts ) : Le circuit électrique de la figure-1 comporte en série : - un résistor ( R ) de résistance R = 170 . - une bobine (B) d'inductance L et de résistance propre r . - un condensateur (C) de capacité C = 2,5F . Un générateur (G) impose aux bornes D et M de l'ensemble {(R) , (B) , (C)} une tension alternative sinusoïdale u(t) = Umsin( 2Nt) de fréquence N réglable et de valeur efficace U constante . M Un voltmètre (V) branché aux bornes D et N de l'ensemble {(B) , Figure-1 (C)} mesure la valeur de la tension efficace UDN 1- A l’aide d’un oscillographe bicourbe à deux entrées Y1 et Y2 on veut visualiser la tension u(t) sur la voie Y2 et uR(t) sur la voie Y1. Faire les connexions nécessaires sur la figure 1. 2- Etablir l’équation différentielle régissant les variations de l’intensité i(t) du courant. 3- On règle la fréquence de l’oscilloscope à la valeur N1 et sur l’écran de l’oscilloscope, on observe les oscillogrammes 1 et 2 de la figure 2. Balayage horizontal : 0,2 ms.div-1 et sensibilité verticale : 5 1 2 V.div-1. a- Montrer que l’oscillogramme 2 correspond à u(t). Fig 2 b- Quel est l’oscillogramme qui nous permet de poursuivre les variations de i(t). Justifier la réponse. c- Calculer l’amplitude Im de l’intensité i(t). Déduire la valeur de l’impédance Z. d- Calculer le déphasage = ( u - i ). Déduire le caractère inductif, capacitif ou résistif du circuit. 4- a- Faire la construction de Fresnel dans ce cas. On prendra comme échelle 2 V --1 cm. b-Déduire les valeurs de L et r. 5- a- Pour une fréquence N quelconque, exprimer la puissance moyenne P absorbée par l’oscillateur électrique en fonction de : Um, R, r, L, C, et N. c- P peut prendre une valeur maximale P 2 pour une fréquence N2. Montrer que N2 =160 Hz. d- Exprimer P 2 en fonction de R, r et Um puis calculer sa valeur. 6- La fréquence est toujours égale àN2. a- Ecrire l’expression de l’intensité du courant i(t). b- Quelle est la valeur de la tension indiquée par le voltmètre V dans ces conditions. c- Y’a-t-il surtension ? justifier. A compléter et à remettre avec la copie Nom : …………………………………………… Prénom : ………………………………………………… Classe : ……. Exercice Chimie n(N2O4) (mol) 0,25 0,196 Fig 1 t(min) Exercice 1 physique uC(V) Sensibilité verticale : 2V.div-1 t(ms) 0 Fig 2 Sensibilité horizontale : 5 ms.div-1