7/21/2019 DEV Sujet 2.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/dev-sujet-2pdf 1/4

 

CHIMIE ( 7 pts )

Exercice 1

On réalise l’estérification d’un alcool Primaire A et d’un alcool secondaire B avec le même acide (acide éthanoïque),

Lorsque les mélanges initiaux sont équimolaire le taux d’avancement final est τ  A =3

5 pour l’alcool   primaire et τ B =

2

3 

 pour l’alcool secondaire. 

1°) Rappeler les caractéristiques d’une réaction d’estérification. 

2°) Exprimer la constante d’équilibre K relative à la réaction d’estérificationen fonction du taux d’avancement final τ. 

3°) Vérifier que pour l’alcool primaire K  A = 4 et pour l’alcool secondair e 

K B = 2,25.

4°) On réalise l’estérification d’une mole d’acide éthanoïque et deux moles

d’alcool  en suivant la variation de l’avancement x  de la réaction

en fonction du temps la courbe obtenue est représentée sur

la f igure ci  contre. 

a‐ Quelle est la valeur de l’avancement final X F  de la réaction.

b‐ Déterminer la composition du mélange 

lorsque l’équilibre dynamique est atteint. 

c‐ Montrer que l’alcool utilisé dans l’expérience est primaire.

Exercice 2

On prépare à 25°C une solution aqueuse (S) de volume V= 530mL contenant 0,2mol de chlorure de fer(III) FeCl 3 et 0,2 mol

de thiocyanate de potassium KSCN. Un complexe rouge Sang de formule Fe(SCN)2+

 apparait. L’équilibre correspondant à

la formation de ce complexe est d’équation :

1°) A l’équilibre le mélange contient 0,17 mol de Fe(SCN)2+

 

a- 

Dresser le tableau d’avancement de cette réaction chimique.b-  Calculer la quantité de matière de chacune des espèces chimiques présente dans le mélange à l’équilibre.

c-  Sachant que le volume V reste pratiquement constant au cours de la réaction calculé alors la constante

d’équilibre K de cette réaction.

d- 

La valeur de K dépend – elle-du volume V de la solution. Justifier la réponse ?

2°) Préciser en le justifiant le sens de déplacement de l’équilibre précédent quand on ajoute à la 

a- 0,1 mol de l’ion Fe3+

 . L’ajout est supposé fait sans changement de volume v.

b- L’eau distillée jusqu’a obtenir 1L de solution.

3°) a- Déterminer dans chaque cas de 2°) la nouvelle concentration de Fe(SCN)2+

.

b- Comparer l’intensit é de la couleur rouge sang dans les deux cas a et b du 2°).

7/21/2019 DEV Sujet 2.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/dev-sujet-2pdf 2/4

 

PHYSIQUE ( 13 pts ) 

Exercice 1 ( texte documentaire )

On commercialise aujourd'hui des réveils << éveil lumière / éveil douceur>>. Le concept utilisé est le suivant: lorsque

I'heure du réveil programmé est atteinte la lampe diffuse une lumière dont l’intensité lumineuse augmente progressivement jusqu'à une valeur maximale. On évite de cette façon un réveil trop brutal.la durée nécessaire pour

atteindre la luminosité maximale est modifiable.

Lors d'un atelier scientifique deux élèves décident de construire un circuit électrique permettant de faire varier

doucement la luminosité d'une lampe, en utilisant les propriétés électriques d’une bobine.

Les élèves réalisent le circuit de la figure ci-dessous ce circuit est constitué d’une source de tension idéale de fém E 1 ,

d’une bobine d’inductance L et de résistance r, d’un conducteur ohmique de résistance R1 de même valeur que r et deux

lampes identiques (L1 ) et (L2 )

Données: Valeur de Ia fem : E 1 = 24 V. Valeurs données par le constructeur L=1H , r = R1=7 Ω 

Dans cette partie pour simplifier l’analyse qualitative, on suppose que chaque lampe a le même comportement

électrique qu’un conducteur ohmique de résistance R lampe 

1- Immédiatement après la fermeture de l'interrupteur K , les deux lampes ne s'allument pas Simultanément une lampe

brille quasi-instantanément l’autre brille avec retard.

Quelle lampe s’allume la première? Expliquer le phénomène responsable de retard d’allumage de l'autre lampe ?2- Dans la branche du circuit contenant la bobine, on peut observer successivement deux régimes différents pour le

courant électrique. Nommer ces deux régimes.

3- Que peut-on dire de la luminosité des deux lampes en fin d'expérience? Justifier.

4- On appelle τ la constante de temps caractérisant l’évolution temporelle de l'intensité du courant électrique lors de

I’ association en série d'un conducteur ohmique de résistance R et d’une bobine d'inductance L .

Dans le cas étudié R = R1 + RLampe ,.

a- 

Exprimer la constante de temps τ en fonction de l'induct ance L et de la résistance R.

b-  Calculer la durée minimale Δt pour que la luminosité des lampes soit maximale.

Exercice 2 

On réalise l’étude expérimentale d’un circuit constitué par : 

· Un condensateur de capacité C = 8μF initialement chargé,

la tension à ses bornes est U0 = 5V.

· Une bobine purement inductive d’inductance L (r = 0). 

· Un résistor de résistance R0 réglable.

· Un interrupteur K.

 A un instant t 0 choisi comme origine des temps, on ferme l’interrupteur K.

 A l’aide d’un système d’acquisition, on réalise les enregistrements représentés sur le document -2- ( page suivante )

représentant les variations de la tension u AM (t) aux bornes du condensateur et de l’énergie magnétique EL 

emmagasinée dans la bobine en fonction du temps.

7/21/2019 DEV Sujet 2.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/dev-sujet-2pdf 3/4

 

I/ 1- a- Donner l’expression de l’énergie magnétique E L en fonction de L et i.

b- Montrer que la courbe 2 correspond à E L.

2- Montrer que les oscillations de u AM (t) sont libres et amorties.

II/ 1- Etablir l’équation différentielle régissant les variations de la charge q du condensat eur en

respectant l’orientation du circuit du document -1-.

2- a- Donner l’expression de l’énergie totale E du circuit en fonction de C, q, L et i. 

b- Montrer que les valeurs E0 et E1 des énergies totales du circuit aux instants t 0 = 0s et t 1 = 44,75ms.

Déduire la valeur de l’énergie dissipée par effet joule dans le circuit durant   Δt = t 1 –  t 0.

III/ On réalise les acquisitions de la tension u AM au cours des trois expériences ou l’on modifie la valeur de R0.

Les valeurs correspondantes sont regroupées dans le tableau ci-contre :

On obtient les courbes (a), (b) et (c) du document -3- . La courbe (c) représente le retour le plus rapide du système RLC à

son équilibre. Reproduire et compléter le tableau suivant.

7/21/2019 DEV Sujet 2.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/dev-sujet-2pdf 4/4

 

Exercice 3 

Un circuit est composé d'un générateur de tension constante de f.é.m E,

d'une bobine d'inductance L et de résistance r, d'un interrupteur K ,

deux conducteurs ohmiques R0 et R' et une diode idéale.

Les bornes A, B, et M sont reliées aux entrées d’une carte d’acquisition.

Les entrées Y 1 , Y 2 et la masse de carte d’acquisition sont équivalentes 

respectivement aux entrées Y 1 , Y 

2 et à la masse d'un oscilloscope.

On donne: R0  =200Ω et L=0,3H  , On pose R1 = R’ + R0  + r

 A un instant t = 0, on ferme l’interrupteur K.

1- Quelles sont les tensions mesurées par la carte d’acquisition ?

2- a- Etablir l’équation différentielle qui régit l’évolution de i( t )

b- Montrer que

 . ( −

−

 ) est une solution de l’équation différentielle précédente. Déduire l'expression de

l'intensité du courant I1 en régime permanent et l’expression de 1constante du temps du dipôle RL

c- Montrer que u AM =E

−

 +

  . ( −

−

 ) . Déduire son expression en régime permanent.

3-  Le système d'acquisition fourni les courbes (1) et (2)

du documentci-contrea- Déterminer graphiquement :

- La f.é.m E

- La constante de temps du dipôle R1L.

‐ L’intensité du courant I1 en régime permanent.

‐ La tension u AM aux bornes de la bobine en régime

 permanent.

b- Déterminer r et R'.

II/ Annulation du courant dans un dipôle RL:

 A une nouvelle origine des temps t'=0s,

on ouvre l’interrupteur K. Le systèmed'acquisition fourni les courbes (3) et (4)

du document ci-contre représentants

l’évolution de l’intensité du courant i en

(mA) et de la tension u AM en (v).

1- Montrer que la courbe(4) représente i=f(t).

2- a- Calculer uMB  aux bornes du conducteur

Ohmique R0 à t=0s.

b- Déduire la tension u AM aux bornes de la

bobine à t = 0s.

3-a- Donner l'expression de la constante de temps 0  du dipôle AB.

b- Comparer 0et 1.c- Déduire dans ces conditions, le phénomène le plus rapide; l'établissement ou l'annulation du courant dans le dipôle

d- Quelle modification doit-on faire au circuit pour rendre l'établissement et l'annulation du courant

de même durée?(Proposer un schéma du circuit modifié).