2010-2011 -- Sadiki

Collège Sadiki
Samedi 11 -12-2009
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Devoir de synthèse n° : 1
Sciences physiques
4ème maths 2-3 et Sc-exp2
Profs : Obey, Fkih et Cherchari
On donnera l’expression littérale avant de passer à l’application numérique.
L’utilisation de la calculatrice non programmable est autorisée.
Numéroter les questions.
Chimie ( 7 points )
Exercice 1 (5 pts):
On considère un système chimique formé de n0 moles d’acide méthanoïque HCOOH (A), n0
moles d’éthanol CH3CH2OH (B) et quelques gouttes d’acide sulfurique.
1- En utilisant les formules semi développées, écrire l’équation qui symbolise la réaction
modélisant la transformation du système. Donner le nom du corps organique (E) formé.
2- Dresser le tableau descriptif d’évolution du système.
3- Une étude expérimentale permet de tracer la courbe de variation de la quantité de matière
de (A) au cours du temps (figure-1- page 3).
a- Indiquer brièvement la méthode expérimentale utilisée pour déterminer le nombre de mole
de (A) présent dans le mélange à un instant de date t quelconque.
b- Montrer que la constante d’équilibre K relative à la réaction d’estérification s’écrit sous la forme
avec f taux d’avancement final de la réaction.
c- En s’aidant de la courbe donnée, calculer f et vérifier que K est égale à 4.
4a- Etablir l’expression de la vitesse de la réaction en fonction de la dérivée du nombre de moles
de (A) par rapport au temps.
b- Expliquer graphiquement comment varie cette vitesse au cours du temps. Calculer sa valeur
maximale. Quel est le facteur cinétique responsable de cette variation ?
5- Dans une autre expérience, on mélange nA=3.10-2 mol de (A) et nB mol de (B). sachant que
nB est inférieur à nA, déterminer nB pour que le taux d’avancement final de la réaction soit
’f=0,9.
6- On considère maintenant le système formé par par 5.10-2 mol de (E), 2.10-2 mol de (B),
5.10-2 mol d’eau et 2.10-2 mol de (A).
a- Dans quel sens évolue le système ? Justifier.
b- Déterminer la composition du mélange final.
Exercice 2 (2 pts)
Les cosmétiques sont des produits d'hygiène et d'embellissement du corps humain. Ils sont de plus en plus
nombreux dans nos salles de bain. On classe dans les cosmétiques, les produits de soin, de maquillage, de
rasage, les produits capillaires, solaires, les parfums... Un cosmétique contient plusieurs ingrédients dont un ou
plusieurs principes actifs, un excipient et des additifs. L'emballage d'un produit cosmétique doit comporter la liste
complète de ses ingrédients.
Exemple de produit cosmétique : Les parabènes.
Les parabènes (paraben en anglais) sont des conservateurs utilisés dans l'industrie cosmétique pour empêcher la
prolifération des bactéries et des champignons. On les trouve dans bon nombre de produits de beauté :
shampoings, gels douches, crèmes hydratantes... Les parabènes les plus courants sont :
le méthylparaben, l'éthylparaben, le propylparaben et le butylparaben. La formule semi-développée du propylparaben
ou parahydroxybenzoate de propyle est : HO-C6H5COO-CH2-CH2-CH3
1- Donner le nom de la réaction permettant de préparer les parabènes.
2- Ll’un des réactifs s’appelle l'acide para-hydroxybenzoïque, donner le nom de l’autre réactif.
3- Un système chimique contenant un acide carboxylique et un alcool évolue jusqu’à ce qu’il atteint un état
d’équilibre dynamique. Expliquer les mots équilibre et dynamique.
Physique ( 13 points )
Exercice 1 ( 7 pts)
On se propose d’étudier l’établissement du courant dans un circuit comportant en série une bobine
d’inductance L et de résistance r, un conducteur ohmique de résistance R et un interrupteur K.
Ce dipôle est soumis à un échelon de tension de valeur E. les valeurs E, L et R sont réglables.
Un oscilloscope à mémoire est branché aux bornes du conducteur ohmique.
1
1- Donner le schéma du montage électrique en précisant le branchement de l’oscilloscope.
2- On prend R=50 Ω et E=12 V, à l’instant de date t=0 s, on ferme l’interrupteur K, on obtient
l’oscillogramme de la figure 2 (page 3).
a- Calculer la valeur de l’intensité Ip lorsque le régime permanent est établi.
b- En appliquant la loi des mailles, établir l’expression de Ip en fonction de E, R et r. déduire la
valeur de r.
c- Déterminer graphiquement la valeur de la constante de temps du dipôle bobine-résistor
étudié. En déduire la valeur de L.
d- Etablir l’expression de la fem e en fonction de L, R et duR/dt. Déduire sa valeur à t=0s.
vérifier sa valeur par une autre méthode.
e- Compléter le tableau suivant.
t(ms)
0
10
uR(V)
6,3
uBobine(V)
Tracer alors la courbe uBobine=f(t) sur le document -1- de la page 4 (à remettre avec la copie) en
utilisant les mêmes échelles que la courbe uR.(t) de la figure-2-.
f- Calculer l’énergie magnétique emmagasinée dans la bobine lorsque uBobine=uR.
3- Afin d’étudier l’influence des grandeurs L, R et E, on réalise trois autres expériences en
modifiant à chaque fois la valeur de l’une de ces grandeurs comme l’indique le tableau suivant :
E(V)
R(Ω)
L(H)
Expérience A
6
50
0,12
Expérience B
12
90
0,12
Expérience C
12
50
0,06
On obtient les oscillogrammes 1, 2 et 3 de l figure 3 (page 3).
Attribuer chacun des oscillogrammes 1, 2, 3 à chacune des expériences en justifiant la réponse.
Exercice 2 ( 6 pts)
On réalise le circuit de la figure 4. Le circuit comprend un générateur idéal de tension de fem E=10
V, un condensateur de capacité C=10µF initialement déchargé, une bobine d’inductance L=0,162 H
et de résistance négligeable, un conducteur ohmique de résistance R et un commutateur K.
1- On place K en position 1. La tension aux bornes du condensateur atteint une valeur maximale
UAM=10 V. Calculer la valeur de la charge portée par l’armature (M) du condensateur.
2- On bascule K en position (2) à un instant de date t=0 s. on obtient le chronogramme de la
figure 5 (page 3).
a- Nommer le régime obtenu.
b- Etablir l’équation différentielle régissant les
variations de la tension uc aux bornes du
condensateur.
c- Donner l’expression de l’énergie
électromagnétique E de l’oscillateur RLC en
Fig 4
fonction de L, C, i et uc.
d- Montrer que cette énergie diminue au cours
du temps. Interpréter cette diminution.
R
e- Calculer l’énergie dissipée dans le résistor
entre les instants de dates t0=0 s et t1 indiqué sur la figure 5.
3- A la l’instant de date t2=0,005 s le condensateur se charge t-il ou se décharge ? préciser le
sens du courant réel à cet instant.
4- On répète l’expérience précédente pour deux autres valeurs de la résistance du conducteurs
ohmique R1 et R2 (R2>R1), on remarque qu’il n’ya plus d’oscillations dans le circuit.
a- Donner le nom du régime obtenu.
b- Représenter, sur le même graphe, l’allure de la tension uc au cours du temps pour R=R1 et
R=R2.
2
Page des graphes
Exercice 1 chimie
Exercice 1 physique
3
Page à compléter et à remettre avec la copie
Nom et prénom : ……………………………………………
4
Classe : ………