2de 3 DEVOIR SURVEILLE DE PHYSIQUE-CHIMIE Exercice 1 N°6 Navette spatiale Masse de la Terre : 5,98.1024kg Rayon de la Terre : 6,38.103km Constante de gravitation G=6,67.10-11N.m2.Kg-2 Une navette spatiale tourne autour de la Terre sur une orbite circulaire à une altitude de 250 km. Sa masse est de 1,8 tonne. Son mouvement est uniforme. Elle effectue 1 tour complet en 1h30min. 1- Quel est le référentiel choisi pour l’étude du mouvement de la navette ? Le référentiel géocentrique 2- Cette navette est-elle soumise à une force ? Pourquoi ? D’après le PI, le mouvement n’est pas rectiligne uniforme donc la navette est soumise à une force. 3- Calculer la valeur de cette force. ( S’aider d’un schéma ) F = G× M T × mnavette ( RT + h) 2 F = 6,67 ⋅10 −11 × 5,98.10 24 ×1800 (6,38.10 6 + 250.10 3 ) 2 ≅ 1,64.10 4 N 4- Représenter cette force à une échelle que vous préciserez. 5- Quelle est la vitesse de la navette sur son orbite ? La distance parcourue vaut donc d = 2∏ R = 2∏ (RT + h) vitesse = distance / temps t = 1h30 = 5400 s 2π × ( RT + h) 2π × (6,38.10 6 + 250.103 ) v= = ≈ 7714,36m.s −1 t 5400 ≈ 27771,7 km.h −1 6- Si la gravitation disparaissait brutalement, quel serait le mouvement ultérieur de la navette ? Expliquer, éventuellement avec un schéma. D’après le PI, la navette n’étant plus soumise à aucune force, elle adopterai un mouvement rectiligne uniforme. Exercice 2 Satellite 1- Comment s'appelle la trajectoire de S1 ? Une ellipse. S2 S1 → v L r 2- Si le satellite gravite indéfiniment autour de la Terre c'est parce que : - il ne subit plus l'attraction de la Terre - il tombe sans cesse sans jamais rencontrer la Terre - la présence de la Terre l'empêche de continuer en ligne droite -3 En les supposant lancés de la même position L, dire lequel a été lancé avec la plus grande vitesse. S2 plus rapide { S1 plus rapide { 4- Dessiner les forces subies par les satellites S1 et S2 de la part de la Terre dans les positions représentées. 5- Pour un satellite décrivant une trajectoire circulaire de rayon r à la vitesse v, quand l'altitude (ou r) augmente on constate que : v diminue { v reste constant { v augmente { Exercice 3 Y voir clair ( questions 3, 4, 5, 7 à justifier – plusieurs réponses possibles ) 1- Une mole d'un corps constitué de molécules c'est … 12 g de ce corps 6,022.1023 molécules M grammes de ce corps 1,67.10-27 kg de ce corps 2- Le nombre d'Avogadro … s'écrit NA vaut 6,022.1023 s'écrit n se mesure en mol–1 vaut 12,000 000... est le nombre d'atomes dans 12 g de carbone 12 3- La masse molaire du nitrate de cuivre Cu(NO3)2 avec M(Cu)=63,5 g.mol-1 ; M(N)=14,0 g.mol-1 et M(O)=16,0 g.mol-1 vaut : 187,5 g.mol-1 { 125,5 g.mol-1 { 251,0 g.mol-1 { 243,5 g.mol-1 { M = M( Cu ) + 2 * M( N ) + 6 * M( O) Justification : 4- Le cuivre naturel est constitué de 69,1 % de cuivre 63 et de 30,9 % de cuivre 65. Trouver la masse molaire du cuivre naturel. 69,1 30,9 −1 M= × 63 + × 65 = 63,618 g .mol 100 100 Justification : 5- L'iode a une masse molaire M(I) = 127 g.mol-1. Dans 5,08 g de diiode I2 on trouve une quantité n de diiode de : 4.10–2 mol 1 ,5 2.10–2 mol 20 mmol 0,08 mol Attention, il s’agissait de diiode. m 5,08 n = = = 2.10−2 mol M 254 Justification : 6- La formule donnant la quantité de matière n contenue dans un volume V de solution de concentration C est : 1 2 1 C V 1 n= V { n=C { n = C.V { n = C.V { -1 7- Dilution : on prélève V1 = 10 mL d'une solution mère de concentration C1 = 1,0.10 mol.L-1 que l'on verse dans une file jaugée de V2 = 50 mL. On complète au trait de jauge avec de l'eau distillée. La solution fille obtenue a une concentration C2 de : -1 5,0.10–2 mol.L { 2,0.10–2 mol.L-1 { 5,0.10-1 mol.L-1 { 2,0.10-3 mol.L-1 { C1 V2 = C2 V1 donc Justification : C1V1 C2 = = 2.10−2 mol.L−1 V2 Exercice 4 Titanic Un iceberg a un volume V = 5,0 x 10 3 m3. La masse volumique de la glace vaut μ = 910 kg. m –3 1- Déterminer la quantité de matière d’eau contenue dans cet iceberg. m μ= V 3 6 9 donc m = μV = 910 × 5,0.10 = 4,55.10 kg = 4,55.10 g m 4,55.109 n = = = 2,53.108 mol M 18 2- En déduire le nombre de molécules d’eau contenues dans l’iceberg. N = N A × n ≈ 1,53.1032 Données : Masses molaires atomiques (en g/mol) : M(H) = 1,0 ; M(C) = 12,0 ; M(O) = 16,0 Exercice 5 Concentration Au laboratoire, on dispose d'une éprouvette graduée de 1 litre et d'une solution de saccharose de concentration molaire c = 0,10 mol/L. On introduit 50 mL de la solution de saccharose dans l'éprouvette graduée. 1- Jusqu'à quelle graduation de l'éprouvette doit-on ajouter de l'eau distillée pour que la concentration de la solution obtenue soit de 2,50.10-2 mol / L ? C1V1 V2 = = 0,2 L C2 On souhaite maintenant réaliser 500mL d'une solution de saccharose de concentration 2,50.10-2 mol / L. 2- Quel volume de la solution initiale faut-il introduire dans l'éprouvette graduée avant de compléter le volume à 500mL avec de l'eau distillée. C2V2 V1 = = 0,125 L C1