devoir n°5

Nom :
Prénom :
C
CO ON NT TR Rô ôL LE E D DE E S SC CI IE EN NC CE ES S P PH HY YS SI IQ QU UE ES S
PHYSIQUE
Exercice n°1 :
Un moteur a les caractéristiques suivantes : résistance interne r’ = 11 Ω f.e.m E’ = 7,2 V.
Il est alimenté par un générateur de tension pour lequel E = 16,0 V et r = 1,2 Ω.
1. Faire un schéma du circuit électrique comprenant le moteur et l’alimentation.
Préciser le sens du courant compte tenu de polarités de l’alimentation et schématiser les tensions positives aux bornes
du moteur et du générateur.
Placer sur le schéma un voltmètre et un ampèremètre permettant de mesurer l’intensité dans le circuit et la tension
aux bornes du moteur.
2. A l’aide d’un bilan de puissance dans le circuit, ou bien en utilisant des lois d’électricité à préciser, donner
l’expression de l’intensité du courant I en fonction de E, r, E’ et r’. Calculer I.
3. Calculer :
a) La puissance électrique Pe reçue par le moteur ;
b) La puissance mécanique Pem des forces mécaniques développées par le moteur ;
c) La puissance PJ dissipée par effet Joule dans l’ensemble du circuit.
4. Déterminer les quantités d’énergies mises en jeu, sous les différentes formes lors d’un fonctionnement permanent
d’une durée Δt = 2 h 45 min. Le résultat numérique pourra être donné avec l’unité la plus appropriée.
5. Le moteur entraîne un petit alternateur. La puissance mécanique utile Pu transférée à l’alternateur n’est pas égale à
Pem . IL existe différentes pertes (frottements, magnétiques, …) appelés pertes internes Pint . Le rendement pour ce
moteur couplé à l’alternateur est ŋ = (Pem - Pint ) / Pe. Sachant que ŋ = 18%, calculer Pint
3
1,5
1,5
0,5
Exercice n°2 :
En TP, on envisage d’associer en série un générateur ( E = 9,0 V ; r = 1,2 Ω ) et deux conducteurs ohmiques marqués
respectivement ( R1 = 33Ω ; 0,25 W ) et ( R2 = 82 Ω ; 0,50 W ). Les puissances indiquées sont les puissances maximales
admissibles par les conducteurs ohmiques. Au-delà de cette valeur, ils risquent d’être détériorés.
1. Schématiser le montage ainsi que l’intensité du courant qui circule dans le circuit et les tensions positives aux
bornes des différents dipôles.
2. Évaluer : a) l’intensité du courant dans le circuit ;
b) la puissance dissipée par chacun des conducteurs ohmiques.
3. Est-il raisonnable de réaliser ce montage ? Justifier.
4. En serait-il de même si les conducteurs avaient été associés en dérivation ? Justifier soigneusement en
calculant, pour cette nouvelle configuration : - la résistance équivalente aux résistances du circuit
- l’intensité du courant électrique issu du générateur
- les intensités des courants circulant dans R1 et R2
- les puissances dissipées par les conducteurs.
1,25
0,75
1
0,5
0,5
1
0,5
1
1
Exercice n°3 :
Un nouveau type de lampe d’éclairage permet selon leurs fabricants de faire des économies d’énergie.
Le slogan publicitaire qui se résume par « 20 W = 100 W » signifie que cette lampe consomme une puissance de 20 W et
éclaire aussi bien qu’une lampe à incandescence ordinaire de puissance nominale 100 W.
La durée de vie moyenne de cette nouvelle lampe est en général supérieure à 3 ans pour une utilisation de 3 heures par
jour alors que les lampes traditionnelles, dans les mêmes conditions d’utilisation, ont une durée de vie d’environ 1 an.
1) a) Calculer en kW.h l’énergie électrique transférée à cette lampe pendant sa durée de vie minimale ?
b) Même question pour la lampe à incandescence ordinaire.
2) On remplace une lampe à incandescence de 100W par une nouvelle lampe de 20W. En mars 2004, 1kWh est
facturé TTC 0,0929292 €. Calculer l’économie réalisée sur la facture électrique pendant la durée de vie de
la lampe.
1
2

CHIMIE
Exercice n°1 :
1. Nommer les composés ci-contre :
2. Donner l'écriture topologique de ces quatre
hydrocarbures.
3. Donner la formule semi-développée et l'écriture
topologique des alcènes suivants :
(Z) hex-2-ène ; 2-méthylpent-2-ène ;
(E) 4-méthylpent-2-ène 2,3-diméthylbut-1-ène.
6
Exercice n°2 :
La communication entre insectes se fait souvent par l'intermédiaire
de molécules appelées phéromones.
Une phéromone est une substance qui, après avoir été secrétée par
un individu, est perçue par un individu de la même espèce chez lequel
elle provoque une réaction comportementale spécifique, voire une
modification physiologique. Elle peut être sexuelle, d'alarme,
d'agrégation ou de rassemblement, de guidage, ...
Certaines de ces molécules possèdent des doubles liaisons C=C
pouvant présenter la stéréo-isomérie Z/E. Les insectes ne sont
généralement sensibles qu'à l'un des deux stéréo-isomères.
1. Préciser la stéréo-isomérie Z ou E des doubles liaisons des
phéromones ci-après.
2. Représenter la formule topologique de la phéromone (b).
Phéromone de chenille des plantes grimpantes: (a)
Phéromone de l'insecte térébrant male : (b)
Bombykol, phéromone du ver a sole : (c)
3
Exercice n°3 :
Lire l’extrait de la revue Que Choisir, puis, à l'aide des formules, répondre aux questions.
« Les graisses sont principalement composées d'esters d'acides gras, molécules constituées d'un assemblage d'atomes
de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. On classe les acides gras en trois catégories :
• Les acides gras saturés dans lesquels tous les atomes de carbone, à l'exception des atomes terminaux, sont combinés
avec deux atomes d'hydrogène : Ils sont saturés d'hydrogène. L'un des plus courants est l'acide stéarique.
• Les acides gras mono-insaturés dans lesquels deux atomes de carbone, situes l'un à côté de l'autre, sont combinés
chacun avec un seul atome d'hydrogène. Ils sont insaturés, c'est-à-dire capables de fixer davantage d'hydrogène. Le
plus courant est l'acide oléique.
• Les acides gras poly-insaturés dans lesquels deux couples, ou davantage, d'atomes de carbone sont « insaturés ». Le
plus courant est l'acide linoléique.
D'une manière générale, plus un corps est riche en acides gras insaturés, plus il est fluide et inversement. »
1. Déterminer la formule brute des trois acides gras cités.
2. Donner la formule semi-développée stéréo-isomère E de l'acide oléique.
3. Sur l'étiquette d'une boite de margarine, on peut lire « Huiles végétales en l'état et hydrogénées ».
Expliquer cette phrase. A quoi sert l’hydrogénation d’une huile ? Dans quel cas la pratique-t-on ?
En prenant l’exemple d’un des acides gras cités dans le texte, écrire l’équation chimique de son «hydrogénation par du
dihydrogène».
4. Justifier, à l’aide du texte, la consistance de la margarine comparée à celle de l’huile.
1,5
1
1
0,5