correction

SECONDE
Contrôle de PHYSIQUE
DES ETOILES DE TOUTES LES COULEURS
1- Le SOLEIL est une étoile Jaune, RIGEL est une étoile bleue et BETELGEUSE est une étoile rouge.
(0.75pt)
Compléter le tableau suivant en complétant uniquement la colonne étoile et couleur.
TEMPERATURE
Graphe n°
ETOILE
COULEUR
1/T
λmax (nm)[1]
λmax(nm)[2]
(K)
BETELGEUSE Rouge
3600
2.78 x10-4
1
800
810
SOLEIL
Jaune
5800
1.72 x 10-4
3
560
520
RIGEL
Bleu
10000
1.00x10-4
2
300
290
2- Soit les spectres de ces 3 étoiles superposés avec la courbe théorique de corps noir correspondante :
graphe1,2 et 3= intensité lumineuse en fonction de la longueur d’onde en nm.
a. Indiquer sur ces graphes les limites de longueur d’onde du spectre visible, indiquer également où se trouve les
ultraviolets (UV) et les infrarouges (IR)
(1 pt)
b. En observant à quelle longueur d’onde l’intensité lumineuse est maximum dans le visible, en déduire à quelle étoile
correspond chaque graphe et compléter le tableau
(0.5pt)
(colonne graphe n°)
visible
c. Tracer sur chaque graphe un trait permettant de mesurer
IR
Graphe 1
la longueur d’onde où l’émission est maximum λmax et
compléter le tableau (colonne λmax[1])
(1.5 pt)
3- La loi de WIEN permet de trouver une relation entre
UV
la longueur d’onde du maximum d’émission et la
température. Le graphe 4 donne λmax en fonction de
1/T.
a. Compléter la colonne 1/T du tableau (3 chiffres
(1pt)
significatifs et notation scientifique)
b. sur le graphe 4, tracer les traits nécessaires pour
retrouver les valeurs de λmax pour chaque étoile.
Compléter ensuite la colonne λmax[2]).
(1.5 pt)
c. Trouver graphiquement le coefficient directeur k de la
λmax
droite et en déduire que la loi de Wien peut s’exprimer
sous la forme : λmaxx T = k
( rappel : pour une droite y = ax + b le coefficient
y2-y1
visible
directeur se mesure en calculant
)
IR
UV
(2 pts)
x2-x1
Graphe 2
870-430
440
6
k=
-4
-4 =
-4 = 2.93 x10
3x10 -1.5x10
1.5x10
donc λmax= k x 1/T  λmax x T = k
λmax
Graphe 4
IR
UV
810 nm
visible
520 nm
λmax
290 nm
Graphe 3
d. A l’aide de la loi de Wien λmaxx T = 2.89 x106, Calculer la valeur exacte (avec 3 chiffres significatifs) de la
longueur d’onde d’émission maximum du Soleil.
(1 pt)
λmaxx T = 2.89 x106 donc λmax =
2.89 x10
T
6
= 2.89 x106 /5800 = 498 nm
4-
Les documents ci-contre montrent les spectres de ces 3
étoiles entre 5890Å et 5910 Å (rappel 1 Å = 0.1 nm)
a. Exprimer l’Angstrøm sous forme d’une
puissance de dix en m
1 Å =10-10 m
(0.25pt)
b. Ces spectres d’étoile sont-ils des
spectres d’émission ou d’absorption ?
(1 pt)
Expliquer pourquoi
Raie d’absorption : les raies indiquent des intensités de lumière faibles
donc manquantes. L’atmosphère d’une étoile absorbe des radiations
caractéristiques des éléments qui la composent
Betelgeuse
fer
c. Les 2 raies les plus intenses sur ces graphes sont celles du Sodium
(Na), Les indiquer par un trait sur les 3 graphes. Trouver la
longueur d’onde de ces 2 raies en nm avec 4 chiffres significatifs.
λ1=589.0 nm
λ1=589.6 nm
Soleil
(1 pt)
d. Une des raies du fer a une longueur d’
onde λ=588.38 nm. Le fer
est-il présent dans l’atmosphère de ces 3 étoiles.
(1 pt)
Raie présente pour le Soleil et Betelgeuse mais très peu
visible pour Rigel
5-
Le sodium est aussi présent sur Terre mais toujours sous
forme ionique. Son numéro atomique est Z=11.
a. Donner sa structure électronique et montrer qu’il formera l’ion Na +.
(2 pts)
Indiquer la demi-equation électronique correspondante.
fer
Na : K2L1 : 1 électron sur le dernier niveau. Il formera donc l’ion
Na+ en perdant cet électron
Na  Na+ + 1e
b-Le sodium s’associe avec des ions négatifs pour former des composés
(1.5pt)
ioniques compléter le tableau suivant :
composé
Etat solide
En solution
Sulfate de sodium
Na2SO4
2Na+ + SO42Phosphate de sodium
Na2PO 4
3Na+ + PO 43-
Hydroxyde de sodium
NaHO
Na+ + HO-
Rigel
(Les 3 ions négatifs sont dans le désordre : HO- , SO42- PO43- )
6- a)Le fer peut former deux sortes d’ions : l’ion ferII : Fe2+ ou l’ion fer III Fe3+ . Compléter le tableau
(3 pts)
suivant :
Composé
solide
solution
composé
solide
solution
Oxyde de ferIII.
Fe2 O3
2Fe3 ++ 3O 2-
Sulfate de fer II
FeSO4
Fe2++ SO42 -
Sulfate de fer III
Fe2(SO4)2
2Fe3++ 3 SO4 2-
Phosphate de fer
II
Fe3 (PO4)2
3Fe2++ 2PO 43-
Chlorure de fer
FeCl 2
Fe2 ++ 2Cl Nitrate de fer III
Fe(NO3 )3
Fe2++ 3 NO 3II
(Ions négatifs : NO3- , SO 42- , Cl- , PO43-, O 2-)
b) Si on verse de la soude contenant des ions hydroxyde HO- sur une solution contenant des ions fer III on
obtient un précipité orange d’hydroxyde de fer III. Ecrire l’équation-bilan de cette précipitation. (1 pt)
Fe3 ++ 3 HO-Fe(OH) 3