Numéro d anonymat :... SCIENCES PHYSIQUES Classe de 4 éme Épreuve commune 2014 durée : 1h00

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1 Collège CHARLET REMIREMONT Numéro d anonymat :..... SCIENCES PHYSIQUES Classe de 4 éme Épreuve commune 2014 durée : 1h00 La torche olympique Avant d allumer la vasque du stade olympique la flamme est transmise tout au long d un relais grâce à une torche qui consomme du propane et produit du dioxyde de carbone et de la vapeur d eau. 1. Pourquoi cette combustion est elle une transformation chimique? Cette combustion est une transformation chimique car des éléments réagissent ensemble disparaissent, se transforment et de nouveaux corps apparaissent. 2. Quel est le comburant lors de cette combustion?dioxygène 3. Indique approximativement son pourcentage dans l air 20% 4. Comment s appelle le deuxième gaz majoritaire présent dans l air?diazote 5. Précise le nom du chimiste français à l origine de la découverte des deux principaux constituants de l air :Antoine Laurent de Lavoisier 6. Quel rôle joue le propane lors de cette combustion?combustible 7. Ecris le bilan de cette combustion : Propane + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau 8. On a représenté ci dessous le dessin de la capsule de gaz dans la torche ; chaque boule grise matérialisant une molécule de propane. Propane sous pression atmosphérique A B a. Indique lequel des schémas A ou B représente la cartouche de gaz pendant le relais (en fonctionnement).explique. Le schéma A est le bon car le nombre de molécules y est supérieur à celui figurant dans la capsule sous la pression atmosphérique. b. Quelle propriété des gaz est mise ainsi en évidence?compressibilité c. Comment doit être la pression du propane dans la bouteille pour que 1 Épreuve commune de Sciences Physiques 2014 Classe de 4 ème - Collège CHARLET

2 celui-ci puisse s'échapper de la bouteille?la pression du propane doit être supérieure à la pression atmosphérique pour que le gaz puisse s échapper de la capsule. d. Explique pourquoi au bout de 15 min la flamme s éteint et indique alors si la cartouche de gaz est vide. Si ce n est pas le cas précise le nombre de molécules de propane non consommées. Au bout de 15 min la pression dans la capsule a diminué et est devenue égale à la pression atmosphérique.la capsule n est pas vide ;il reste alors dans la capsule 10 molécules de propane. e. Au cours d un relais il a été utilisé 110 g de propane. Sachant que lors de cette combustion on a utilisé 390 g de dioxygène et produit 170 g d eau, calcule la masse de dioxyde de carbone formé. Justifie en citant la loi de conservation utilisée. Au cours de la combustion on a conservation de la masse totale.la masse de dioxyde de carbone formée vaut ( ) 170 = 330 g f. Calcule le volume de dioxygène consommé sachant qu 1L de dioxygène pèse 1,43g?Le volume de dioxygène consommé est de 390 : 1,43 = 272,7 L 9. Les molécules de propane utilisées dans la cartouche de gaz sont constituées de 3 atomes de carbone et de 8 atomes d hydrogène. a. Donne la formule d une molécule de propane :C 3 H 8 b. Dans le tableau ci dessous nomme les molécules concernées et donne leur formule sachant que toutes les molécules interviennent lors de l utilisation de la torche olympique. Molécule Nom Propane Eau Dioxygène Dioxyde de carbone Propane Formule C 3 H 8 H 2 O O 2 CO 2 C 3 H 8 c. L équation bilan de la combustion du propane est : C 3 H 8 + 5O 2 4H 2 O + 3CO 2 Que signifie le chiffre 4 placé devant H 2 O?Il indique le nombre de molécules d eau. 2 Épreuve commune de Sciences Physiques 2014 Classe de 4 ème - Collège CHARLET

3 Quel est le nombre total de molécules de réactifs?justifie Il ya 6 molécules de réactifs 1 molécule de propane et 5 molécules de dioxygène. Dans une boite de modèles moléculaires on dispose de 3 sortes de boules pouvant modéliser des atomes.est ce suffisant?justifie. C est suffisant car on a 3 sortes d atomes de symboles C, O et H. 10. La torche de Sochi 2014 a parcouru tout le pays et a même été envoyée avec des cosmonautes dans l espace comme on peut le voir ci- contre. a. Explique pourquoi le propane ne peut pas brûler La combustion n est pas possible car il manque le comburant en l absence de dioxygène. b. Outre d évidents risques de sécurité explique la formation de quel gaz a été empêchée en stoppant la combustion de la torche dans un espace réduit tel que la fusée Soyouz.C est la formation du monoxyde de carbone résultat d une combustion incomplète qui a été empêchée. c. Pourquoi ce gaz est- il très dangereux pour l homme?explique. Ce gaz incolore et inodore est mortel car il remplace le dioxygène dans le sang. 11. La torche olympique a même pris le train comme le montre la photo ci-contre.le schéma électrique de ce train peut être assimilé à ceci. ma A COM K M V V a. Quel appareil permet de mesurer l intensité du courant traversant le moteur?un ampèremètre b. Insère dans le schéma ci-dessus en précisant les polarités le symbole de cet appareil de mesure. c. Qu affiche l appareil si les polarités ne sont pas respectées?un signe apparait sur l écran 3 Épreuve commune de Sciences Physiques 2014 Classe de 4 ème - Collège CHARLET

4 d. Parmi les bornes ci-dessous sélectionne en entourant en rouge celle(s) permettant d effectuer cette mesure. e. Alimenté par le réseau électrique russe sur les 5 premiers km en 3000V indique comment se comportera le moteur du train si sur celui-ci figure l inscription : 1500 V : Le moteur sera en sur tension donc tournera trop vite par rapport à son régime approprié.il risque rapidement de ne plus fonctionner V : Le moteur sera en sous tension donc tournera au ralenti en dessous de son régime approprié. Quelle valeur en V figure sur la plaque descriptive des caractéristiques du moteur?3000 V tension nominale du moteur (tension appropriée à la tension du réseau) g V est une valeur de grandeur électrique. Quel est le nom de cette grandeur?tension Que signifie la lettre V correspondant à l unité?volt h. On décide de mesurer cette tension à l aide de l appareil approprié.indique le nom de cet appareil et entoure en vert les bornes à sélectionner de la photo de la question 11d :Voltmètre i. Schématise l appareil dans le circuit pour que celui ci indique 0V.Justifie ta réponse.le voltmètre est branché en dérivation et pour indiquer 0V dans ce circuit fermé doit être branché aux bornes d un fil ou de l interrupteur fermé. j. Que mesure l appareil symbolisé par V dans le circuit de départ? Quelle valeur devrait- il indiquer s il était bien branché?pourquoi?le voltmètre mesure la tension aux bornes du moteur et indique 3000 V car la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes du récepteur puisque l interrupteur est fermé. 4 Épreuve commune de Sciences Physiques 2014 Classe de 4 ème - Collège CHARLET

5 k. En fait le choix ci-contre de calibre a été fait.pourquoi pose t - il problème? Que va indiquer l écran de l appareil? Le calibre 1000 V est inférieur à la valeur à mesurer.l appareil va indiquer le signe 1 en haut à gauche de l écran. 5 Épreuve commune de Sciences Physiques 2014 Classe de 4 ème - Collège CHARLET

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