Les calculatrices sont autorisées
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Devoir de Physique – Chimie 2nde date : vendredi 22 février 2008 durée : 2 heures M. Bouneb et M. Morin Les calculatrices sont autorisées Partie Physique STAR WARS NOUVEL EPISODE LA REVANCHE DES SECONDES DU LYCÉE URSULE "C'est la guerre ! La République croule sous les attaques d’un impitoyable Sith. Il y a des héros dans les deux camps. Le Mal est partout. Avec une audace stupéfiante, le Général Grievous, diabolique chef droïde, est entré dans la capitale pour enlever le Chancelier Palpatine, chef suprême du Sénat Galactique. Alors que l'Armée Séparatiste Droïde tente de quitter la capitale assiégée avec son précieux otage, deux Chevaliers Jedi, élèves de seconde mènent une mission désespérée pour secourir le chancelier captif...." I. A la recherche de la planète Tatooine. 3,5 points. Yoda, notre maître, nous donne des informations importantes pour savoir à quelle distance se trouve la planète Tatooine de la planète Naboo. On considérera que la distance entre les deux planètes est équivalente à celle qui sépare les deux étoiles autour desquelles, elles tournent. Naboo tourne autour de l’étoile 1. Tatooine tourne autour de l’étoile 2. Vous savez, valeureux chevaliers Jedi de seconde, que la parallaxe annuelle p d’une étoile, est l’angle sous lequel on voit le segment Naboo-Etoile 1 (d). Elle s’exprime en secondes d’arc (‘’). La parallaxe est mesurée en visant l’étoile 2 depuis deux positions de Tatooine diamétralement opposées. Rappel :1° = 60 minutes d’arc = 3600 secondes d’arc. 1. Calculer en km, la distance D entre l’étoile 1 et l’étoile 2, sachant que la distance d entre Naboo et son étoile est égale à d = 1,00 1011 m et que la parallaxe p est égale à 0,5 seconde d’arc. 2. Combien de temps en année (1 an = 365,25 jours), mettrait la lumière de l’étoile 1, pour parvenir à l’étoile 2. cvide = 3 108 m.s-1. Page 1 Planète Naboo II. Détermination du rayon de la planète Tatooine. 3,5 points. A peine arrivé sur la planète Tatooine, vous décidez maintenant de repartir pour rechercher Anakin. Afin de pouvoir redécoller de Tatooine, vous devez connaître la taille de la planète pour évaluer la puissance à utiliser pour vous extraire de son attraction. Vous allez déterminer le rayon de Tatooine, en réalisant l’expérience suivante : Vous constatez qu’à Mos Eisley, la plus grande ville de Tatoine, à midi, le jour du solstice d’été, l’étoile 2 ne donnait aucune ombre et éclairait le fond des puits. Le même jour, à Mos Espa, l’astroport de Tatooine, ville située plus au nord, la tour de contrôle de l’astroport de taille connue, donnait une ombre dont vous mesurez la longueur. A partir de ces mesures, vous déduisez que les rayons lumineux de l’étoile 2 faisaient un angle de 5° avec la verticale de Mos Espa. Vous savez également que la distance de Mos Eisley à Mos Espa est de 500 km. 1. Faire un schéma de la circonférence de la planète Tatooine, montrant les positions de Mos Eisley et de Mos Espa (situé sur un même méridien). Tracer les directions des verticales de ces deux lieux. En quel point se coupent-elles ? 2. Sur un deuxième schéma plus grand que le précédent, représenter un puit à Mos Eisley et la tour de contrôle de l’astroport de Mos Espa. Tracer un rayon de l’étoile 2 éclairant le fond du puit à Mos Eisley, et un autre parallèle passant par le sommet de la tour de contrôle de Mos Espa. Représenter son ombre. Marquer l’angle sur le schéma. Où retrouve-t-on l’angle ? Déterminer la circonférence de la planète Tatooine, puis son rayon. Il est temps maintenant temps de quitter cette planète car un grand danger pèse sur vous. Page 2 III. Le lac de feu. 3 points. Vous êtes maintenant face au futur Dark Vador dans un environnement hostile. Près de vous, un lac sur lequel est répandu une monocouche moléculaire d’huile. Il est possible que cette huile soit inflammable. Trois possibilités s’offrent à vous : - - - huile n°1 : o constitution : molécule 1 de taille l = 0,6 nm o Caractéristique : ne prend pas feu Huile n°2 : o constitution : molécule 2 de taille l = 1,2 nm o Caractéristique : ne prend pas feu Huile n°3 : o constitution : molécule 3 de taille l = 3,2 nm o Caractéristique : très inflammable A la moindre étincelle, le lac peu prendre feu, s’il s’agit de l’huile n°3 ! Pour identifier l’huile, vous réalisez l’expérience suivante : Vous prélever un volume V = 2 mL d’huile à la surface du lac que vous diluez en transvasant de volume dans une fiole jaugée de 2 000 mL que vous complétez avec un solvant approprié. Vous déposez 0,1 mL de la solution diluée à la surface de l’eau contenue dans un cristallisoir, sur laquelle vous avez préalablement déposé une fine couche de talc. Le talc s’écarte et laisse apparaître une surface à peu près circulaire de rayon 10,0 cm. A partir de ces données, déterminer l’épaisseur de la monocouche moléculaire. En déduire de quelle huile il s’agit et si vous risquez votre vie. Page 3 Partie Chimie L’aventure n’est pas terminée jeunes Jedi ! Pour éviter tous dangers aux abords du lac, une idée de génie germe dans vos esprits stimulés par la Force ! Une fleur de Kiweo a poussé près de la rive désolée. Cette plante d’Endor possède dans son essence une molécule « le Magnak noir » qui mélangée a l’huile du lac donne une substance ignifuge (qui empêche la naissance de toutes flammes). Données : Numéros atomiques : (Carbone C = 6) (Oxygène O = 8) (Béryllium Be=4) (Néon Ne =10), (Phosphore P =15) . (Soufre S = 16) (Fluor F = 9) (Hydrogène H = 1) I. Il faut vite récupérer l’essence de Kiweo !!!! 3 points. Pour cela vous récupérez un vieil alambic laissé tout près du lac dans une hutte abandonnée d’un chaman Ewok Un alambic à feu nu, schématisé ci-dessous, est un dispositif utilisé pour extraire l'essence de certaines plantes. 1. Expliquer le rôle du feu dans ce dispositif. 2. Expliquer le rôle du serpentin. En particulier expliquer pourquoi il n'est pas droit. 3. L’essencier contient un mélange d'essence de Kiweo et d'eau. Ces deux liquides sont non miscibles. Où se situe l'essence de Kiweo dans l'essencier? (La masse volumique du Kiweo est de 0,93 g/cm3). 4. Quel nom donne-t-on à cette technique d'extraction? 5. Donner un schéma légendé d'un dispositif équivalent utilisé en travaux pratiques. II. Les 3 atomes du Magnak noir 7 points. Après avoir extrait l’essence de la fleur, le coté sombre de la force instaure le doute dans votre esprit : Est-ce bien une fleur de Kiweo ??? Pour en être certain, vous devez vérifier qu’elle possède la bonne molécule appelée sur cette planète : la molécule de Magnak noir. Heureusement votre fidèle serviteur droïde R2-D2 peut analyser certaines données de la molécule. Il vous manque cependant plusieurs informations. Cette molécule possède 3 atomes différents, mais quels sont-ils ? Données : charge d’un proton e = 1,6 10-19 C mneutron = mproton = 1,67 10-27 kg me- << mneutron Page 4 II.1) Le premier atome Sachant que la charge de son noyau vaut : 1,28 10-18 C et qu’il a autant de neutrons que de protons : 1.1) Quel est le numéro atomique de l’atome 1.2) Donner la configuration électronique de cet atome. 1.3) Cet atome peut se transformer en ion pour suivre la règle de l’octet. Donner la composition complète ainsi que le symbole de cet ion. II.2) Le deuxième atome. Une goutte d’un composé contenant uniquement cet atome a une masse M = 0,24 g Calculer le nombre d’atomes présents dans une goutte sachant que la charge du noyau de l’atome est de 9,6 10-19 C et qu’il y a autant de protons que de neutrons dans son noyau. II.3) Le troisième atome. Sachant que la masse volumique du dernier atome est de ρ = 4,0 1017 kg/m3 et que le rayon de son noyau (assimilé a une sphère) est R = 10-15 m. Déterminer, en détaillant les calculs, quel est cet atome. 4 rappel : V = R 3 3 II.4) La molécule de Magnak noir Sachant que cette molécule possède 12 atomes, qu’elle est composé de 25,0 % d’atome de carbone, de 66,7% d’atome d’hydrogène le reste d’atome d’oxygène : 1.1. Donner la formule brute de la molécule. 1.2. En déduire les isomères possibles. Donner leurs représentations de Lewis. Serez-vous à la hauteur de cette aventure périlleuse jeunes Jedi ???? FIN Retrouvez dès ce soir à 20 h la correction du devoir commun sur http://physique.ursule.free.fr Page 5
