Devoir de contrôle n° : 2 Sadiki Samedi 14 -02-2015

Collège Sadiki
Samedi 14 -02-2015
Devoir de contrôle n° : 2
Sciences physiques
4ème maths
Profs : Abid- HriziMediouni-Feki et Cherchari
Chimie ( 7 points )
Exercice 1 : (4 pts)
A l’instant t=0 et à une température T1 , on introduit 0,8 mole de carbonate de calcium solide et 1,2 mole
de dioxyde de carbone gazeux et de l’eau dans une enceinte de volume constant. On obtient un système en
équilibre chimique schématisé par l’équation :
CaCO3(sd) + CO2(g) + H2O(aq)
2 HCO3-(aq) + Ca++(aq)
1- Enoncer la loi de
modération.
2- Dresser le tableau
descriptif d’évolution
de la réaction chimique
précédente.
3- Un dispositif approprié
permet de suivre
l’évolution de la
quantité de matière de
dioxyde de carbone au
cours du temps. Les
résultats des mesures
sont consignés dans le graphe de la figure-1-. Courbe C1.
a- Déterminer la composition molaire finale du système chimique lorsque l’équilibre chimique est établi.
b- Calculer le taux d’avancement final 1f de la réaction.
4- On répète la réaction précédente à une température T2<T1, un nouvel état d’équilibre s’établit et la
courbe d’évolution de la quantité de matière de dioxyde de carbone au cours du temps est représentée sur
la figure-1-.Courbe C2.
a- Calculer le taux d’avancement final de la réaction à la température T2 .
b- Que peut-on conclure quant au caractère énergétique de la réaction étudiée. Justifier la réponse.
c- Comparer sans calcul K1 et K2.
5-La température étant maintenue constante et égale à T2, quel est l’effet d’une diminution de la pression
sur l’équilibre du système chimique ?
6-Quel est l’effet d’une dilution sur l’équilibre du système chimique à température et à pression
constantes.
Exercice 2 : (3 pts)
Toutes les solutions sont prises à la température 25°C, température à laquelle pKe = 14.
On dispose de quatre solutions S1, S2, S3, et S4
Solution
S1 (HCl)
S2 (CH3COOH )
S3 ( HCOOH )
C(mol.L-1)
C1
C2= 0,10
C3= C2
pH
2,90
2,90
2,40
1- Etablir l’expression du taux d’avancement final de la réaction de dissociation d’un acide AH en
fonction de pH et la concentration molaire C.
2- Montrer que l’acide CH3COOH est faiblement ionisé.
3- a- Sachant que l’acide chlorhydrique est fort, comparer sans calcul C1 et C2. Justifier.
b- Calculer C1.
4a- Etablir la relation suivante : Ka =C.f pour un acide faiblement ionisé. Calculer le pKa du
couple CH3COOH/CH3COO2
b- En utilisant la relation précédente, montrer que la dilution favorise l’ionisation d’un acide
faible.
5- Calculer le taux d’avancement final 3f de l’acide méthanoïque. Dire, en le justifiant, si HCOOH
est plus fort ou plus faible que CH3COOH ?
Physique ( 13 points )
C
Exercice 1 ( 5 pts) :
A i
q
B
Un circuit électrique LC est constitué par :
- Un condensateur, de capacité C.
- Une bobine d’inductance L et de résistance négligeable.
- Un interrupteur K.
L
On charge le condensateur ( K ouvert) tel que l’armature A porte la charge
Q0. A la date t=0s, on ferme l’interrupteur K
1a- Etablir l’équation différentielle régissant les variations de la tension aux bornes de la bobine.
b- Montrer que uL(t)=ULmsin(0t + uL) est solution de l’équation différentielle à condition que
02 
1
. Déduire l’expression de la période T0 des
LC
oscillations.
c- Déduire l’expression de la tension uC aux bornes du
condensateur en fonction de L,0 , Im et UL. Avec Im
amplitude de l’intensité du courant dans le circuit.
2- A l’aide d’un dispositif informatisé branché aux bornes du
circuit on a pu tracer la courbe représentant les variations, au
cours du temps, du carré de la charge emmagasinée par le
condensateur q2 en fonction de uL2. (voir figure-2-)
a- Justifier théoriquement l’allure de la courbe représentant
q2=f(uL2).
b- Déterminer la valeur de la capacité C du condensateur.
3- Dans cette question on donne la courbe d’évolution de
l’énergie magnétique EL en fonction du temps.( figure 3).
a- Montrer que l’énergie magnétique EL est périodique de période T 
T0
.
2
b- En utilisant le graphe, déterminer 0, L et Q0.
EL(10- 4 J)
2,5
Figure-3-
35.10-3 s
t(s)
Exercice 2 ( 8 pts ) :
Un circuit série est formé par :
- Une bobine d’inductance L et de résistance r inconnue.
- Un conducteur ohmique de résistance R.
- Un condensateur de capacité C=5 µF.
- Un générateur de basses fréquences délivrant une tension alternative sinusoïdale u(t)=Umsin(2Nt) de
fréquence N réglable et de valeur maximale Um=constante.
K
L’intensité instantanée du courant électrique qui circule dans le circuit est i(t)=Imsin(2Nt +i).
L'équation reliant i(t), sa dérivée première
di( t )
et
dt
(R+ r)i(t) +L
sa primitive  idt est :
di( t )
dt
+
1
C
 idt = u(t)
1- Représenter le schéma du circuit électrique et indiquer par un tracé clair les connexions à un
oscilloscope permettant de visualiser simultanément la tension u(t) sur la voie Y1 et la tension uC(t)
sur la voie Y2.
2a- Pour une valeur N1=50 Hz de la fréquence N, on observe sur l’écran de l’oscilloscope les
oscillogrammes de la figure ci-contre
Déterminer l’amplitude Ucm de la
tension uc(t) et calculer la valeur de
l’amplitude Im de l’intensité du
Courbe C1
courant dans le circuit.
La sensibilité verticale pour les deux
voies est : 5V.div-1.
b- Calculer le déphasage angulaire de la
tension u(t) par rapport à uc(t),
=u - uc.
c- Montrer que le circuit est capacitif.
3a- Faire la construction de Fresnel
correspondant à l’équation
Courbe C2
différentielle précédente. On
prendra l’axe des phases horizontal
dirigé vers la droite. Echelle
2V1cm
b- En déduire la valeur de l’inductance L.
c- Sachant que le déphasage de la tension aux bornes de la bobine par rapport à l’intensité du courant
est φuB-φi= 0,48, déterminer r et R.
4- On fait varier la fréquence N, pour une valeur N2 de N on constate que u(t) est en quadrature avance
de phase sur uc(t).
a- Montrer que le circuit électrique est dans un état de résonance d’intensité. Calculer N2.
b- Etablir l’expression de l’intensité du courant en fonction du temps.
c- Montrer que l’énergie électromagnétique E de l’oscillateur RLC étudié est constante au cours du
temps. Calculer sa valeur.
d- Calculer la puissance électrique moyenne consommée par le circuit.
e- Y-a- t-il surtension ?
page à compléter et à remettre avec la copie
Nom et prénom : ………………………………..Classe : …………………
Echelle : 5V
2 cm
B
O
/5
+
A
Figure-4Axe des phases =0