On considère le circuit comportant un condensateur de capacité C et ...

BAC BLANC
Session 2005 PHYSIQUE CHIMIE
Durée de l'épreuve 3h 30
L'usage des calculatrices n'est pas autorisé
Vous devez rendre une copie par exercice, soit 4 copies.
Sur chacune de vos copies, vous devez faire apparaître l'en-tête suivant :
|N°d'anonymat |TS N° de la classe |N° de l'exercice : |
| | |IA, IB, II ou III |
Les exercices IA, IB et II sont communs à tous les élèves.
L'exercice III dépend de votre spécialité...
. Exercice IA : Titrage de l'eau oxygénée . Exercice IB : Titrage d'un vinaigre . Exercice II : Circuits électriques . Exercice III : Radioactivité ou Physique des sons (pour les spécialistes)
Respecter les notations proposées dans chacune des parties de chaque
exercice.
Répondre à chaque question en rappelant son numéro complet.
Exercice I Chimie : Titrages
(9,5 points) Partie A - Titrage d'une solution d'eau oxygénée
1. Une solution d'eau oxygénée H2O2 de concentration C0 = 1,00.10-1 mol.L-1
est diluée a fois (a = facteur de dilution). Un volume V1 = 20,0 mL de la
solution diluée d'eau oxygénée, de concentration C1, est titré, en
présence d'acide sulfurique, par une solution de permanganate de
potassium KMnO4 de concentration C2 = 2,00.10-2 mol.L-1. L'équivalence
est obtenue lorsqu'on a versé un volume V2 de permanganate de potassium
égal à 10,0 mL. a. L'équation de la réaction l'oxydation de l'eau oxygénée par les ions
permanganate est la suivante : 2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) +
6 H+(aq) = 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l) Donner les 2 couples oxydo-réducteurs mis en jeu dans cette réaction,
ainsi que leur demi équations électroniques. b. Dresser le tableau d'avancement de cette réaction. c. Exprimer C1 en fonction de C2, V2 et V1. d. Calculer C1 et en déduire le facteur de dilution a.
2. L'eau oxygénée se décompose très lentement selon la réaction
d'équation : 2 H2O2(aq) = O2(g) + 2 H2O(l) L'ajout d'une solution de chlorure de fer III accélère cette réaction. A la date t = 0, on mélange un volume V0 = 80 mL de solution d'eau
oxygénée de concentration C0 avec un volume V = 20 mL de solution de
chlorure de fer III. Le tableau suivant donne la quantité de matière de
dioxygène formé en fonction du temps. |t en min |0 |
Les 3 parties de cet exercice peuvent être traitées indépendamment les unes
des autres. 1. Evolution d'un échantillon de krypton radioactif Un échantillon contient du krypton 85, noté 85Kr, radioactif. On a relevé
le nombre A de désintégrations de cet échantillon pour une durée de 1 s.
Le graphe A = f (t) est donné en annexe III. a. Quelle grandeur ce graphe visualise-t-il ? Quelle est l'expression de
son évolution dans le temps ?
b. A partir de ce graphe, déterminer la constante de temps ( du krypton 85.
En déduire la constante radioactive ( du krypton 85.
c. Etablir à partir de la loi d'évolution, l'expression de la demi-vie
t1/2. Calculer t1/2.
d. Retrouver cette valeur de t1/2 à partir du graphe et des propriétés
d'évolution de la grandeur visualisée.
2. Datation d'une eau Pour dater l'eau d'une nappe phréatique, on peut utiliser différents
isotopes : par exemple le chlore 36, 36Cl de demi-vie t1/2 = 3,0.104 ans,
ou le silicium 32, 32Si, de demi-vie t1/2 = 6,5.102 ans.
Des mesures faites sur un forage dans la nappe ont permis de constater que
la teneur en 36Cl représente environ 25% de celle des eaux de surface, dont
la teneur en 36Cl est constante dans le temps.
La désintégration de cet isotope se fait suivant le schéma ci-dessous :
|[pic] |Ecrire l'équation de désintégration du 36Cl. |
| |Ecrire la loi d'évolution du nombre de noyaux |
| |radioactifs. |
| |En déduire l'expression littérale de l'âge des eaux |
| |profondes. Faire l'application numérique avec 2 |
| |chiffres significatifs. |
| |Pourquoi n'a-t-on pas utilisé les mesures avec le |
| |Silicium ? |
3. Energie libérée On considère la réaction nucléaire entre 2 noyaux de deutérium [pic]
formant un noyau de tritium [pic] et une particule.
|Noyau |deutérium |tritium |
| |[pic] |[pic] |
|Energie de liaison par nucléon |1,1 |2,8 |
|(MeV/nucléon) | | | a. Ecrire l'équation de cette réaction et identifier la particule formée.
Comment nomme-t-on ce type de réaction ?
b. Définir l'énergie de liaison El pour un noyau [pic].
c. Donner l'expression littérale de l'énergie libérée par cette réaction en
fonction des énergies de liaison des noyaux en jeu, puis la calculer.
Exercice III (spécialité) Acoustique musicale et physique du son
(5 points) Données :
. La célérité d'une onde se propageant le long d'un fil tendu est v = ) où
T est la valeur, en Newton, de la tension du fil et ( est la masse
linéique du fil.
. Seuil d'audibilité de l'oreille humaine : I0 = 10-12 W.m-2
. 2,22 = 4,84
. Surface d'une sphère de rayon R : S = 4(R2
Loïc élève de terminale S possède une guitare électrique. Il s'agit d'une
guitare à 5 cordes ayant une longueur l0 = 50,0 cm, et une masse linéique
( = 1,00 g.m-1.
Il désire étudier les caractéristiques de la première corde appelée
chanterelle. 1. La première corde produit à vide un son de fréquence f0 = 220 Hz
correspondant à la note La2.
a. Déterminer la longueur d'onde (0 de la vibration de la corde dans le
mode fondamental.
b. Déterminer la vitesse de l'onde sur la corde.
c. En déduire la valeur de la tension de la corde. 2. On donne ci-dessous les spectres de différents sons émis par la guitare.
A B C
a. Parmi ces spectres, quel est celui correspondant au son étudié ?
b. Représenter l'aspect de la corde pour l'harmonique de rang 3.
Déterminer sa longueur d'onde (. 3. Loïc décide de jouer avec la chanterelle une note une octave au-dessus
du La2.
a. De quelle note s'agit-il ? Quelle est sa fréquence ? La note obtenue
est-elle plus aigue ou plus grave ? Identifier son analyse spectrale.
b. Loïc doit déplacer son doigt sur la corde de façon à modifier sa
longueur de vibration. Déterminer cette nouvelle longueur notée l'. 4. L'ampli, branché à la guitare, délivre une puissance électrique de 12 W.
Placé à 2 m de la guitare, un sonomètre indique 50 dBA.
a. Déterminer l'intensité sonore I reçue au niveau du sonomètre.
b. Si l'ampli délivrait une puissance de 120 W, quel serait le niveau
acoustique L' mesuré à 2m de la guitare ?
Annexe I
Exercice IA
[pic]
N°d'anonymat : .........
TS N°......
Annexe II
Exercice IB
[pic]
N°d'anonymat : .........
TS N°...... [pic] Annexe III
Exercice III
[pic]
N°d'anonymat : .........
TS N°......
[pic] -----------------------
440
R Amplitude relative 880 1320
Fréquences (Hz) 220
Amplitude relative 440
660
Fréquences (Hz) 110
Amplitude relative 220
330
Fréquences (Hz) [pic]