2008-2009 Sadiki

Collège Sadiki
Devoir de contrôle n° : 2
Sciences physiques
4ème maths et sc Exp
Samedi 07 -02-2009
Profs : Obey-Fkih et Cherchari
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)
Exercice 1 ( 6 pts) :
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) :
Calculer :
a- La charge maximale Q0B acquise par l’armature(B) du
condensateur. Déduire la charge maximale portée par le
condensateur.
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.
Chimie ( 7 points )
Physique ( 13 points )
1
2
E
L
C
Fig 1
A
B

 La valeur de l’inductance.
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 = 2,5F .
Un générateur (G) impose aux bornes D et M de l'ensemble {(R) , (B) , (C)} une tension alternative sinusoïdale
u(t) = Umsin( 2Nt) de fréquence N
réglable et de valeur efficace U
constante .
Un voltmètre (V) branché aux
bornes D et N de l'ensemble {(B) ,
(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
V.div-1.
a- Montrer que l’oscillogramme 2 correspond à u(t).
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.
Fig 3
511,21
0
i2(10-6 A2)
Ec(10-4J)
2,7
1-gureFi
M
2
1
Fig 2

A compléter et à remettre avec la copie
Nom : …………………………………………… Prénom : ………………………………………………… Classe : …….
Exercice Chimie
Exercice 1 physique
n(N2O4) (mol)
t(min)
0,25
0,196
Fig 1
Sensibilité verticale : 2V.div-1
Sensibilité horizontale : 5 ms.div-1
0
uC(V)
t(ms)
Fig 2