Devoir de Physique – Chimie - Physique Chimie Lycée Sainte

Devoir de Physique – Chimie
2nde
date : vendredi 22 février 2008 durée : 2 heures
M. Bouneb et M. Morin
Les calculatrices sont autorisées
Partie Physique
STAR WARS
NOUVEL EPISODE
LA REVANCHE DES SECONDES DU LYCÉE URSULE
"C'est la guerre ! La République croule sous les attaques d’un impitoyable Sith. Il y a des héros dans les deux camps. Le Mal est partout.
Avec une audace stupéfiante, le Général Grievous, diabolique chef droïde, est entré dans la capitale pour enlever le Chancelier Palpatine, chef
suprême du Sénat Galactique.
Alors que l'Armée Séparatiste Droïde tente de quitter la capitale assiégée avec son précieux otage, deux Chevaliers Jedi, élèves de seconde mènent
une mission désespérée pour secourir le chancelier captif...."
I. A la recherche de la planète Tatooine.
Yoda, notre maître, nous donne des informations importantes pour savoir à quelle
distance se trouve la planète Tatooine de la planète Naboo.
On considérera que la distance entre les deux planètes est équivalente à celle qui
sépare les deux étoiles autour desquelles, elles tournent.
Naboo tourne autour de l’étoile 1.
Tatooine tourne autour de l’étoile 2.
Vous savez, valeureux chevaliers Jedi de seconde, que la parallaxe annuelle p d’une
étoile, est l’angle sous lequel on voit le segment Naboo-Etoile 1 (d).
Elle s’exprime en secondes d’arc (‘’).
La parallaxe est mesurée en visant l’étoile 2 depuis deux positions de Tatooine
diamétralement opposées.
Rappel :1° = 60 minutes d’arc = 3600 secondes d’arc.
1. Calculer en km, la distance D entre l’étoile 1 et l’étoile 2, sachant que la distance d entre Naboo et son étoile est
égale à d = 1,00 ×1011 m et que la parallaxe p est égale à 0,5 seconde d’arc.
2. Combien de temps en année (1 an = 365,25 jours), mettrait la lumière de l’étoile 1,
pour parvenir à l’étoile 2. cvide = 3
×
108 m.s-1.
Page 1 Planète Naboo

II. Détermination du rayon de la planète Tatooine.
A peine arrivé sur la planète Tatooine, vous décidez maintenant de
repartir pour rechercher Anakin.
Afin de pouvoir redécoller de Tatooine, vous devez connaître la taille de
la planète pour évaluer la puissance à utiliser pour vous extraire de son
attraction.
Vous
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Vous constatez qu’à Mos Eisley, la plus grande ville de Tatoine, à midi, le jour du solstice d’été, l’étoile 2
ne donnait aucune ombre et éclairait le fond des puits.
Le même jour, à Mos Espa, l’astroport de Tatooine, ville située plus au nord, la tour de contrôle de
l’astroport de taille connue, donnait une ombre dont vous mesurez la longueur.
A partir de ces mesures, vous déduisez que les rayons lumineux de l’étoile 2 faisaient un angle
α de 5°
avec la verticale de Mos Espa.
Vous savez également que la distance de Mos Eisley à Mos Espa est de 500 km.
1. Faire un schéma de la circonférence de la planète Tatooine, montrant les positions de Mos Eisley et
de Mos Espa (situé sur un même méridien). Tracer les directions des verticales de ces deux lieux.
En quel point se coupent-elles ?
2. Sur un deuxième schéma plus grand que le précédent, représenter un puit à Mos Eisley et la tour de
contrôle de l’astroport de Mos Espa. Tracer un rayon de l’étoile 2 éclairant le fond du puit à Mos
Eisley, et un autre parallèle passant par le sommet de la tour de contrôle de Mos Espa. Représenter
son ombre.
3. Marquer l’angle
α sur le schéma. Où retrouve-t-on l’angle ?
4. Déterminer la circonférence de la planète Tatooine, puis son rayon.
Il est temps maintenant temps de quitter cette planète car un grand danger pèse sur vous.
Page 2

III. Le lac de feu.
Vous êtes maintenant face au futur Dark Vador dans un environnement hostile.
Près de vous, un lac sur lequel est répandu une monocouche moléculaire d’huile.
Il est possible que cette huile soit inflammable.
Trois possibilités s’offrent à vous :
- huile n°1 :
o constitution : molécule 1 de taille l = 0,6 nm
o Caractéristique : ne prend pas feu
- Huile n°2 :
o constitution : molécule 2 de taille l = 1,2 nm
o Caractéristique : ne prend pas feu
- Huile n°3 :
o constitution : molécule 3 de taille l = 3,2 nm
o Caractéristique : très inflammable
A la moindre étincelle, le lac peu prendre feu, s’il s’agit de l’huile n°3 !
Pour identifier l’huile, vous réalisez l’expérience suivante :
Vous prélever un volume V = 2 mL d’huile à la surface du lac que vous diluez en transvasant de volume dans une
fiole jaugée de 2 000 mL que vous complétez avec un solvant approprié.
Vous déposez 0,1 mL de la solution diluée à la surface de l’eau contenue dans un cristallisoir, sur laquelle vous avez
préalablement déposé une fine couche de talc. Le talc s’écarte et laisse apparaître une surface à peu près circulaire de
rayon 10,0 cm.
A partir de ces données, déterminer l’épaisseur de la monocouche moléculaire. En déduire de quelle huile il s’agit et
si vous risquez votre vie.
Page 3

Partie Chimie
L’aventure n’est pas terminée jeunes Jedi !
Pour éviter tous dangers aux abords du lac, une idée de génie germe dans vos esprits stimulés par la Force !
Une fleur de Kiweo a poussé près de la rive désolée. Cette plante d’Endor possède dans son essence une molécule « le
Magnak noir » qui mélangée a l’huile du lac donne une substance ignifuge (qui empêche la naissance de toutes flammes).
Données :
Numéros atomiques : (Carbone C = 6) (Oxygène O = 8) (Béryllium Be=4) (Néon Ne =10), (Phosphore P =15) .
(Soufre S = 16) (Fluor F = 9) (Hydrogène H = 1)
I. Il faut vite récupérer l’essence de Kiweo !!!!
Pour cela vous récupérez un vieil alambic laissé tout
près du lac dans une hutte abandonnée d’un chaman Ewok
Un alambic à feu nu, schématisé ci-dessous, est un dispositif utilisé pour extraire l'essence de certaines plantes.
1. Expliquer le rôle du feu dans ce dispositif.
2. Expliquer le rôle du serpentin. En particulier expliquer pourquoi il n'est pas droit.
3. L’essencier contient un mélange d'essence de Kiweo et d'eau. Ces deux liquides sont non miscibles. Où se situe
l'essence de Kiweo dans l'essencier? (La masse volumique du Kiweo est de 0,93 g/cm3).
4. Quel nom donne-t-on à cette technique d'extraction?
5. Donner un schéma légendé d'un dispositif équivalent utilisé en travaux pratiques.
II. Les 3 atomes du Magnak noir
Après avoir extrait l’essence de la fleur, le coté sombre de la force instaure le doute dans votre esprit : Est-ce bien une
fleur de Kiweo ???
Pour en être certain, vous devez vérifier qu’elle possède la bonne molécule appelée sur cette planète : la molécule de
Magnak noir.
Heureusement votre fidèle serviteur droïde R2-D2
peut analyser certaines données de la molécule.
Il vous manque cependant plusieurs informations.
Cette molécule possède 3 atomes différents, mais quels sont-ils ?
Données : charge d’un proton e = 1,6 ×10-19 C
mneutron = mproton = 1,67 10×-27 kg me- << mneutron
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II.1) Le premier atome
Sachant que la charge de son noyau vaut : 1,28
×
10-18 C et qu’il a autant de neutrons que de protons :
1.1) Quel est le numéro atomique de l’atome
1.2) Donner la configuration électronique de cet atome.
1.3) Cet atome peut se transformer en ion pour suivre la règle de l’octet. Donner la composition complète
ainsi que le symbole de cet ion.
II.2) Le deuxième atome.
Une goutte d’un composé contenant uniquement cet atome a une masse M = 0,24 g
Calculer le nombre d’atomes présents dans une goutte sachant que la charge du noyau de l’atome est de
9,6 × 10-19 C et qu’il y a autant de protons que de neutrons dans son noyau.
II.3) Le troisième atome.
Sachant que la masse volumique du dernier atome est de ρ = 4,0
×
1017 kg/m3 et que le rayon de son noyau
(assimilé a une sphère) est R = 10-15 m. Déterminer, en détaillant les calculs, quel est cet atome.
rappel : V = R
π
3
3
4
II.4) La molécule de Magnak noir
Sachant que cette molécule possède 12 atomes, qu’elle est composé de 25,0 % d’atome de carbone, de 66,7%
d’atome d’hydrogène le reste d’atome d’oxygène :
1.1. Donner la formule brute de la molécule.
1.2. En déduire les isomères possibles. Donner leurs représentations de Lewis.
Serez-vous à la hauteur de cette aventure périlleuse jeunes Jedi ????
FIN
Retrouvez dès ce soir à 20 h la correction du devoir commun sur http://physique.ursule.free.fr
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