DEVOIR COMMUN N°2

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Terminale S – Lycée Massignon – 2014/2015
DEVOIR COMMUN N°2
Durée : 2h30
Les calculatrices ne sont pas autorisées.
Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction et de la cohérence des chiffres significatifs.
EXERCİCE 1 : A LA RECHERCHE D’UNE EXOPLANETE (5 points)
Rédiger une synthèse argumentée pour répondre à la problématique suivante :
« Pourquoi est-il difficile de détecter une exoplanète et comment l’effet Doppler permet-il d’y
parvenir ? »
Le texte rédigé, de 20 à 30 lignes, devra être clair et structuré. L’argumentation reposera sur les
informations issues des cinq documents présentés.
L'évaluation portera sur les points suivants :
- L'exploitation organisée des informations et des connaissances.
- La précision du vocabulaire employé.
- Le soin de la rédaction et de la présentation.
- La réponse à la problématique.
Document 1 : Principe de la méthode
Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est, en termes simples, une planète en orbite autour
d’une étoile autre que le Soleil. La question de la présence d’une vie extraterrestre commence par
la recherche de planètes favorables au développement de la vie.
Si la détection d’exoplanètes semblait impossible du fait de leur petite taille et de leur faible
luminosité par rapport à l’étoile du système extrasolaire auquel elles appartiennent, une technique
basée sur l’effet Doppler a su mettre en évidence la première exoplanète dans les années 1990, et près
de deux cents autres ont depuis été découvertes.
Cette technique ne se base pas sur l’observation de la planète mais sur la conséquence de son
existence sur le mouvement de l’étoile autour de laquelle elle gravite : un mouvement périodique de son
centre. En effet, tout comme l’étoile exerce une force d’attraction gravitationnelle sur la planète, cette
dernière produit une force égale et opposée sur l’étoile. Bien évidemment, l’étoile est beaucoup plus
massive que la planète et l’effet de cette force réciproque est donc extrêmement faible. Pour que la
perturbation soit détectable, l’exoplanète doit être massive et proche de son étoile pour pouvoir en
modifier le mouvement de manière significative. C’est pour cette raison que l’on classe ce type
d’exoplanète dans la catégorie des « Jupiter chauds » ou « Pégasides », du nom de la première planète
de ce type découverte autour de 51 Pegasi.
D’après Nathan, Sirius, Terminale S, Physique-Chimie et www.wikipedia.fr

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Document 2 : Mouvement périodique d’une étoile voisine d’une exoplanète
Les schémas ci-dessous représentent les positions successives d’une étoile (grosse sphère)
et de son exoplanète (petite sphère) au cours du mouvement de révolution de l’exoplanète autour de
l’étoile. Les trajectoires du centre de l’exoplanète et du centre de son étoile sont les cercles en pointillés.
On remarque que l’étoile se rapproche puis s’éloigne de l’observateur de façon périodique.
L’étoile se rapproche de l’observateur
L’étoile s’éloigne de l’observateur
D’après http://www.jf-noblet.fr/doppler/tp212.htm
Document 3 : Méthode de la vitesse radiale
La vitesse radiale d’un objet est la composante de sa vitesse qui est mesurée dans la direction de
la ligne de visée de l’observateur. En astronomie, pour mesurer la vitesse radiale d’une étoile, on utilise
l’effet Doppler : on mesure le décalage des raies d’absorption de son spectre.
Par convention, une vitesse radiale positive indique que l’étoile s’éloigne et une vitesse négative
que l’étoile se rapproche.
D’après http://www.astronomes.com/les-planetes-et-la-vie/exoplanete-methode-de-detection/

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Document 4 : Évolution au cours du temps du spectre d’absorption de la lumière de l’étoile étudiée
Une étoile émet de la lumière qui traverse une atmosphère constituée de gaz. Ces gaz absorbent
certaines radiations ce qui explique la présence de raies noires d’absorption sur le spectre de la lumière
de l’étoile.
En première approximation, l’intervalle de temps entre deux spectres consécutifs est de 1 jour.
D’après Nathan, Sirius, Terminale S, Physique-Chimie
Document 5 : Évolution au cours du temps de la vitesse radiale de l’étoile étudiée
D’après Nathan, Sirius, Terminale S, Physique-Chimie
λ

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EXERCİCE 2 : ODEURS, ARÔMES ET PARFUMS (9 points)
Le 4-éthylphénol A contribue à donner à certains vins une odeur désagréable, de sueur ou de cuir,
détectable dès que sa teneur dépasse 500 μg.L-1. Le 2-phény1éthanol B est naturellement présent dans les
essences de rose, de géranium et dans certains vins blancs. Le phényléthanal C a été mis en évidence dans
des céréales, dans le chocolat et dans diverses fleurs. Des insectes l’utilisent pour communiquer. L’acide
phényléthanoïque D est un solide qui présente une odeur florale et sucrée. L'un de ses dérivés le
phényléthanoate d’éthyle E participe à l'arôme du miel.
Bien que présents dans de nombreuses substances naturelles, ces composés sont synthétisés
industriellement.
1. Structure des molécules présentées.
1.1. Déterminer les formules brutes des molécules A et B. Conclure.
1.2. Sur les formules topologiques des molécules C, D et E données en annexe 1 (à rendre avec
la copie), identifier et nommer les groupes caractéristiques. Préciser la famille chimique de chaque
molécule.
Document 1 : Analyses spectrales
 Les spectres 1 et 2 donnent respectivement des extraits des spectres infrarouge des composés A et B. Le
spectre du composé A a été obtenu à partir d'une solution diluée de A dans le tétrachlorométhane CCl4, alors
que celui du composé B l’a été à partir d'un film de B pur à l'état liquide.
Spectre 1 – composé A Spectre 2 – composé B

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 Le spectre 3 donne le spectre de RMN de la molécule B.
2. Exploitation des spectres infrarouge.
2.1. À l'aide de l’annexe 2, attribuer les bandes d'absorption, notées a, b, c, et d aux liaisons de la
molécule A.
2.2. Les nombres d'ondes et la forme des signaux a et g sont différents. Expliquer pourquoi.
La dégustation d'un vin banc conduit à envisager la présence de traces des composés A et B. Le vin est
un mélange principalement constitué d'eau et d'éthanol.
2.3. Donner la formule de Lewis de l'éthanol.
2.4. Quelles sont les bandes d'absorption caractéristiques du constituant majoritaire du vin, autre que
l’eau ?
2.5. Indiquer alors, pour quelle raison le spectre infrarouge de ce vin ne permettrait pas de vérifier la
présence des composés A et B dans ce vin.
3. Exploitation des spectres RMN.
3.1. Représenter la formule développée de la molécule B.
3.2. En vous aidant de l’annexe 3 et de vos connaissances, expliquer si le spectre 3 du document 1
correspond au spectre de la molécule B ? Justifier soigneusement.