CCB 3 final

Concours blanc UE3A N°3
1
Question 1
Concernant la thermodynamique, quelle est la bonne réponse :
1.
2.
3.
4.
5.
L’énergie interne est la somme de la quantité de chaleur et du travail reçu par un système.
Une fonction d’état ne dépend que de l’état initial et de l’état final.
L’entropie peut être égale à O dans le cas d’une transformation irréversible.
L’entropie est une fonction d’état.
Le travail et la chaleur sont des fonctions d’état.
A: 1+2+5
B: 1+2+4
C: 2+3+5
D: 4+5
E: 1+5
Réponse B
Correction :
1. Vrai, la formule est
=
+
2. Vrai, on note les fonctions d’état avec un « d » par opposition aux « »
3. Faux, l’entropie peut être égale à 0 dans le cas d’une transformation réversible ; sinon elle sera
strictement supérieure à 0.
4. Vrai
5. Faux, elles sont notées
Question 2
En ce qui concerne les changements d’états,
Quelle(s) est/sont la/les proposition(s) fausses(s) ?
A.
B.
C.
D.
E.
Le passage d’un liquide à un solide s’appelle la condensation.
Le passage d’un solide à un liquide s’appelle la liquéfaction.
Un changement d’état peut se faire à température constante.
Sur le digramme de phase, le point critique correspond à la jonction solide/liquide/gaz.
Le passage d’un solide à un gaz s’appelle la sublimation.
Réponses A, B et D
Correction :
A. Faux il s’agit de la solidification. La condensation est le passage de l’état gazeux à l’état solide.
B. Faux il s’agit de la fusion. La liquéfaction est le passage de l’état gazeux à l’état liquide.
C. Vrai.
D. Faux il correspond au point au delà duquel on ne distingue plus la phase liquide de la phase gazeuse. Le
point triple correspond à la jonction solide/liquide/gaz sur le diagramme de phase.
E. Vrai
Question 3
Quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ?
A l’équilibre :
A) Le moment dipolaire d’un dipôle est nul
B) Le dipôle s’oriente perpendiculairement au champ électrique et le moment de force est maximal
C) L’énergie potentielle d’un dipôle est maximale
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2
D) Le champ électrique est toujours nul pour un isolant
E) Autre réponse
Réponse E
Correction :
A)
B)
C)
D)
Faux
Parallèlement et le moment de force est nul en effet sin 0 = 0
L’énergie potentielle est minimale
Faux on trouve le phénomène de polarisation
Question 4
On considère un dipôle électrique de moment dipolaire = 2 produisant un champ .
Ce dipôle est placé dans un champ électrique extérieur uniforme
=5 / .
Quelles sont la/les bonne(s) réponse(s) :
A.
B.
C.
D.
E.
Le champ électrique sur l’axe Ox est 4 fois plus faible si on double la distance x
Le champ électrique sur l’axe Ox est 12 fois plus faible si on triple la distance x
Si et
sont parallèles, la force électrique exercée sur le dipôle est nulle
sont parallèles, le moment électrique exercé sur le dipôle est nul
Si et
Autre réponse
Réponse D
Correction :
A. Faux On a :
=
donc si on double la distance x, le champ est 8 fois plus faible (2 = 8)
B. Faux3 = 27 donc si on triple la distance x, le champ est 27 fois plus faible
C. Faux, une force $ = % s’exerce quelle que soit l’orientation du moment dipolaire.
D. Vrai &/' = ⋀
onc si et
sont parallèles, ∗ ∗ sin-0) = 0 et donc &/' = 0
Question 5
Deux fentes sont éclairées par de la lumière bleue de 470 nm.
La sixième frange sombre est située à 7 mm du maximum central. Sachant que l’écran est situé à 1 m des fentes,
quelle est la distance entre les fentes ?
A)
B)
C)
D)
E)
0,671 mm
0,369 mm
0,2 mm
0,442 mm
Autre réponse
Réponse B
Correction :
Λ = 470 nm = 470.10-9
6 ème frange sombre => m = 5
y = 7 mm = 7.10-3
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3
D=1m
d=?
On utilise l’équivalence
Comme sombre : 3 = 6
D’où
=
/
0
<
=
=
1
2
7
+ 8.
6:; 8.9.0
/
Application numérique :
=
=> 3 = 4.
9.0
2
<
=
0
2
6>; 8. [email protected]@AB .7
?.7@A
= 3,693. 10G
= 0,3693
Question 6
Soit une onde électromagnétique de nombre d’onde : 2000 cm^-1 quelle est la bonne réponse ?
A.
B.
C.
D.
E.
Cette onde est une onde radio
Son énergie est de 0,25 eV
Sa fréquence est de 8 x 10^15 Hz
Sa longueur d’onde est : 500 nm
Autre réponse
Réponse B
Correction :
A. Faux. Il s’agit d’une onde infrarouge : 1400 – 4000 cm^-1
B. Vrai. E = hv = 6,63 x 10^-34 x v.
H =
I
9
.@@
=
9
7@J
λ = 1/nombre d’onde (en cm-1) =
Donc v =
.@@ 7@J
> 7@AK
7
@@@
= 5 x 10^-4 cm = 5 x 10^-6 m = 5000 nm.
= 6 x 10 ^13 Hz.
E = 6,63 x 10^-34 x 6 x 10^13 = 3,978 x 10^-20 J.
C. Faux. 6 x 10^13 Hz (Voir b pour le calcul)
D. Faux. 5000 nm (voir b pour le calcul)
.L?M 7@A=
7,N 7@A<B
= 0,25 eV
Question 7
On place une bougie de 7 cm de haut à 25cm d’une lentille convergente de focale 15cm.
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s)?
L’image est :
A. Droite
B. Renversée
L’image mesure (en valeur absolue) :
C. 2,65 cm
D. 10,5 cm
E. 4,67 cm
Réponses B et D
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4
Correction :
On cherche la position de l’image (en valeur algébrique) :
1
1
1
=
−
O$′ OQ′ OQ
Donc
7
'ST
7
7
7
7
= 'UT + 'S= 7> + G >=2,667.10-2
Et OA’= 37,5
On calcule maintenant la taille de l’image, toujours en valeur algébrique :
OQ′ Q′V′
=
OQ
QV
A’B’=
'SW .SX
'S
=
?,>.?
G >
= −10,5 Y .
L’image a une valeur négative donc elle est renversée.
Question 8
Quelle est la bonne réponse ?
1.
2.
3.
4.
5.
Les mouvements de translations sont modulés par les interactions intermoléculaires.
Le déplacement chimique exprimé en ppm est indépendant de la valeur du champ Bo utilisé.
Le spectre de CH3OH contient un seul pic.
Plus l'environnement électrique du noyau H est dense, plus le temps de relaxation sera faible.
Le spectre de CH3-CH2-OH possède trois pics dont un quadruplet.
A: 1+2+4
B: 3
C: 2+5
D:1+2+4+5
E : Autre réponse
Réponse D
Correction :
1.
2.
3.
4.
5.
VRAI
VRAI
FAUX : 2 pics un pic pour CH3 et un pour OH
VRAI, L’interaction quadripolaire électrique diminue les temps de relaxation.
VRAI : on a 3 pics , CH3 a deux voisins donc c'est un "triplet" car la formule correspondante est " le
nombre de voisins +1 ", on continue pour CH2 qui a trois voisins et donc c'est un quadruplet !
Attention OH est trop éloigné pour subir l'influence des hydrogènes voisins il n'y a donc qu'un seul
pic pour OH.
Question 9
Quelle(s) est/sont la ou les proposition(s) exacte(s)?
Plus le champ magnétique est puissant, plus les moments magnétiques Z vont tourner vite.
Les spins dans l’état fondamental ont un niveau énergétique supérieur ou positif.
Le nombre de spins nucléaires d’hydrogène dans un échantillon de 5g d’H2O est de 1,67.1023.
L’échantillon d’eau est placé dans un champ magnétique de 3,2T. La fréquence de résonance des spins
nucléaire d’hydrogène est de 1,36.108 Hz.
(on donne [\ =42,576MHz/T)
E) Autre réponse
A)
B)
C)
D)
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Na=6,022.1023
Réponses A et D
Correction :
A) Vrai, on a la fréquence de Larmor : ]@ = [. V@
B) Faux, ils sont bien dits à l’état fondamental, mais sont de niveaux énergétique inferieur ou négatif.
C) Faux :
On cherche NH= NH2O .2 (on a 2 molécules d’H par molécule d’eau !)
:
>
Donc NH= x NA x 2 = x 6,022.1023 x 2 = 1,67.1023 x2= 3,34.1023 .
^
7M
D) Vrai, on utilise la fréquence de Larmor :
]\ = [. V@ = 42,576 x106 x 3,2 = 1,36.108Hz.
Question 10
Quelle est la bonne réponse :
Afin de mesurer le temps de relaxation transversale, on réalise la technique Echo de spins à raison de 500
échos séparés de 10ms. Calculez la valeur de _ .
A. 4s
B. 5,5s
C. 6s
D. 8,5s
E. Autre réponse
N°écho
Amplitude des
échos
1
10 000
100
7 000
200
5 800
300
4 000
Réponse A
Correction :
&
Or, si t=T2, alors :
&
`
`
= &@ ×
= &@ ×
G7
G
b
= 0,37&@
Donc au temps T2, il ne reste que 37% de &@ et d’après le tableau &@ = 10 000
& ` -_2) = 0,37 × 10 000 = 3700
T
c
de f
%fe Yghh i gj à 400 éYℎgi
Or les échos sont séparés de 10 ms, donc _2 = 400 × 10 × 10G = 4i
400
3 700
500
1 000