EXERCICE 2 : Chez le dentiste. NOM : CLASSES DE SECONDE classe :

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1 NOM : CLASSES DE SECONDE classe : DEVOIR COMMUN DE SCIENCES PHYSIQUES L énoncé comporte 7 pages et est à rendre avec la copie. L usage de la calculatrice est autorisé EXERCICE 1 : Extraction du cinéol Le cinéol, ou eucalyptol, peut être extrait de certains végétaux, notamment des feuilles d eucalyptus. Cette espèce chimique est utilisée dans certaines spécialités pharmaceutiques, par exemple pour le traitement des infections des voies respiratoires. Pour extraire le cinéol, des feuilles d eucalyptus broyées sont introduites dans un chaudron avec de l eau distillée. Le mélange est chauffé à ébullition durant un quart d heure. Une fois refroidi à température ambiante, le mélange est filtré. Le filtrat contient de l eau et une huile essentielle d eucalyptus. Celle- ci est essentiellement constituée de cinéol et en a les caractéristiques physiques. Données : Caractéristiques physiques du cinéol : température de fusion : 2 C ; température d ébullition : 176 C ; densité : d = 0,92. solubilités : peu soluble dans l eau, soluble dans l éthanol, soluble dans le cyclohexane. Le cyclohexane n'est pas miscible à l'eau contrairement à l'éthanol. Masse volumique de l eau : ρ eau = 1,0 g.ml D après les données, le filtrat obtenu est- il un mélange homogène ou hétérogène? 1.2. Quel est l état physique du cinéol obtenu? Quelles données permettent de l affirmer? Expliquer Où se trouve le cinéol après décantation du filtrat? Quelles données permettent de l affirmer? Expliquer. 2. On mesure un volume V= 20 ml d huile essentielle, calculer sa masse m. 3. On veut récupérer le peu de cinéol présent dans l eau à l aide d une extraction par solvant (ou extraction liquide- liquide) Indiquer le solvant à utiliser et justifier ce choix On a : une fiole jaugée, une éprouvette graduée, une ampoule à décanter, un chauffage à reflux. Que faut- il utiliser pour cette extraction? 3.3. Faire le schéma à la fin de l'expérience avec le matériel choisi à la question précédente. EXERCICE 2 : Chez le dentiste A- Pour effectuer un détartrage, le dentiste utilise des ultrasons de fréquences variant entre 20 khz et 45kHz qui décollent le tartre. On considère l'enregistrement (voir annexe 1 ) réalisé à partir de l'appareil à ultrasons du dentiste : 1. Citer un domaine médical (autre que celui de l exercice) dans lequel on utilise aussi les ultrasons Repasser en vert le motif élémentaire sur l enregistrement ( annexe 1) Déterminer la valeur de la période du signal en µs puis en s Donner la relation liant la période à la fréquence. Préciser les unités de chaque grandeur En déduire la valeur de la fréquence. Cela est- il en accord avec l'énoncé? B- La formation de tartre sur les dents peut favoriser une infection des gencives qui peut aller jusqu'à la destruction de l'os qui soutient les dents. On traite ces infections avec un laser de fréquence Hz assez puissant pour détruire les bactéries sans brûler la gencive.

2 1.1. A quel type d'onde appartient ce rayon laser? 1.2. Donner un exemple d'onde du même type. 2. Calculer la période de cette onde. EXERCICE 3 : Etude d une analyse de sang Le médecin a prescrit des analyses de sang à un patient. Voici un extrait du résultat de ses analyses : Bilan lipidique Résultats de l analyse Valeurs de référence Chimie du sang Résultats de l analyse Valeurs de référence Triglycérides 1,82 g.l -1 0,35 à 1,57 g.l -1 Glycémie à jeun 0,711 g.l -1 0,70 à 1,10 g.l -1 Cholestérol 2,50 g.l -1 1,2 à 2,00 g.l -1 Acide urique 60,2 mg.l -1 45,0 à 70,0 mg.l -1 Le patient voudrait en savoir plus sur son état de santé. Pour commencer, il lui faut comprendre ce que signifient les résultats de ses analyses LE CHOLESTEROL Document 1 : Le bilan lipidique indique les taux de graisses dans le sang. Une nourriture trop riche en graisse fait monter le taux de cholestérol total et le taux de triglycérides. Des taux trop élevés sont des facteurs à risque de maladies cardio- vasculaires En chimie, on ne dit pas «taux de cholestérol», quel est le nom de cette grandeur mesurée en g.l - 1? 1.2. Le patient est une personne adulte dont le corps contient environ V=5,0 L de sang. Quelle masse m de cholestérol est contenue dans tout le corps du patient? Détailler les calculs Des valeurs de référence sont données dans la dernière colonne de la feuille d analyses du patient. Quelle est leur utilité? 1.4. Compte tenu du bilan lipidique du patient, quel conseil nutritionnel serait- il judicieux de lui donner? 2. LA GLYCEMIE DANS LE SANG Le patient cherche à interpréter les résultats de ses analyses relatifs à la glycémie. Il lit dans un magazine traitant de la santé un article qui le concerne. Il y trouve les informations suivantes : Document 2 : La glycémie à jeun correspond au taux de sucre (glucose) dans le sang, lorsqu aucun aliment n a été absorbé depuis plusieurs heures. Parfois, l'insuline se met à mal fonctionner ou alors le pancréas ne parvient plus à en produire assez : on parle alors de diabète. Selon le taux de sucre dans le sang à jeun, on parlera d'hyperglycémie modérée (entre 1,10 g.l- 1 et 1,25 g.l- 1), d'intolérance au glucose ou pré- diabète (lorsqu'on approche des 1,26 g.l- 1) ou de diabète (dès que l'on franchit ce seuil). Avoir trop de sucre dans le sang peut créer des dégâts à plusieurs niveaux : les yeux, les reins et le système cardiovasculaire peuvent être endommagés. Non soignée, l'élévation excessive du taux de sucre peut entraîner un coma diabétique. Rassurez- vous : cela n'intervient généralement qu'après des années d'un diabète non pris en charge. Le sucre est une des énergies qui permet à tout notre organisme d'avancer. Sans lui, on est fatigué, incapable de faire le moindre effort. Lorsque le taux de glucose dans le sang est trop faible, on parle d'hypoglycémie. Il suffit d'un sucre ou d'une friandise pour que la machine reparte dans les minutes qui suivent. Poussée à l'extrême, l'hypoglycémie peut entraîner un malaise, voire un coma si aucun soin n'est apporté. A l'inverse, une hyperglycémie peut révéler un prédiabète ou même un diabète. En temps normal, l'insuline dégrade le glucose présent en trop grande quantité dans le sang.

3 Document 3 : Glycémie d'une personne à jeun qui ingère une solution de glucose 2.1. Compléter le tableau de l annexe 2 à l'aide des informations contenues dans le document D après le document 3, décrire l évolution de la glycémie juste après un repas? 2.3. D'après les informations du document 2, quel est le rôle de l insuline? EXERCICE 4: Détermination d une concentration massique On désire déterminer la concentration massique d une solution de sulfate de cuivre II (S 0 ) par réfractométrie. Pour cela nous allons procéder en deux étapes : Dans un premier temps nous allons tracer une courbe d étalonnage, présentant l indice de la solution en fonction de la concentration en sulfate de cuivre dissous. Dans un second temps nous utiliserons les lois de la réfraction pour déterminer l indice de la solution de cuivre inconnue. Partie A : Construction de la droite d étalonnage. Des chimistes ont déterminé l indice de réfraction de plusieurs solutions de sulfate de cuivre. Ils ont constaté que la valeur de l indice varie en fonction de la concentration de la solution. Concentration massique de la solution de sulfate de cuivre II (en g.l- 1) Indice de réfraction mesurée n Sur le papier millimétré fourni en annexe, construire le graphique qui représente l indice de réfraction en fonction de la concentration C. Echelle : en abscisse : 1 cm pour 2 g.l - 1 et en ordonnée : 1 cm pour 0,1. 2. Quelle courbe correspond à ces points? Par quelle fonction pourrait on la modéliser? (on ne demande pas de le faire) 3. A partir du graphique, déterminer quelle serait la concentration massique d une solution d indice 1,70? Faire apparaitre les traits de construction. 4. Quel volume de solution mère de concentration massique C 1 = 40,0 g.l - 1 a- t- il fallu prélever pour préparer V 2 =50,0 ml de solution fille de concentration massique C 2 =10,0 g.l - 1? Expliquer le calcul.

4 Partie B : L indice de la solution inconnue On introduit la solution (S0) dans un demi- cylindre en verre. On utilise un laser de la même longueur d onde que celui de la partie A. La lumière provenant du laser se propage dans l air, puis vient heurter la surface libre du liquide contenue dans le demi- cylindre (voir figure A). L angle d incidence vaut 15, on mesure un angle de réfraction de Légender la figure 1 (annexe 3), en utilisant le vocabulaire : angle d incidence, angle de réfraction, normale, milieu d indice n air, milieu d indice n (s(0) Enoncer la relation ( formule) de Snell- Descartes Utiliser cette relation pour déterminer l indice de la solution inconnue (S 0 ). 3. En utilisant la partie A, donner la valeur de la concentration massique de la solution (S 0 )? Donnée : n air = 1,00 EXERCICE 5: Suivi d une purification par chromatographie sur couche mince (CCM) Les vertus médicinales du clou de girofle ont été mises a profit des l Antiquité. Leur compréhension scientifique impose d isoler l espèce chimique que contient cette plante et qui possède le même effet thérapeutique. Cette espèce chimique s appelle l eugénol. Une extraction a permis d obtenir une solution jaune pâle S d huile essentielle de clous de girofle dans le dichlorométhane. On soupçonne la présence d eugénol, dans S et on veut la confirmer avec une CCM. 1. Combien de dépôts doit- on faire? Lesquels? 2. Apres migration et séchage, on ne voit rien sur la plaque. Quelle opération permet de lire le chromatogramme? 3. Le chromatogramme confirme que S contient de l eugénol et deux espèces chimiques non identifiées. Représenter une allure possible du chromatogramme en complétant le schéma de la plaque (annexe 4). EXERCICE 6 : QCM sur la description de l Univers Cocher les affirmations justes. Pour certaines questions, plusieurs réponses sont possibles. 1 - Entre le noyau et les électrons d'un atome, il y a : Des molécules Du vide De l'air 2 - Entre le Soleil et les planètes du système solaire, il y a : Surtout du vide De l'air Des Galaxies

5 3 - Une Galaxie : Est un regroupement de planètes autour d'une étoile Est un groupement d'étoiles dont certaines sont accompagnées de planètes A une structure lacunaire 4 - Dans le vide la lumière : Se propage en ligne droite Ne se propage pas Se propage avec une vitesse constante 5 - La valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est de : c = 3,00 x 10 8 km. h - 1 c = 3,00 x 10 5 km. s - 1 c = 3,00 x 10 8 m. s L'année de lumière est : La durée du trajet de la lumière entre le Soleil et la Terre La distance parcourue par la lumière dans le vide en un an. La distance séparant le Soleil de l'etoile Polaire 7 - La lumière met 8 min 20 s pour nous parvenir du Soleil. Quelle est la distance entre la Terre et le Soleil : m 150 x 10 6 km 150 x km 8 - Regarder loin, c'est regarder tôt car : Pour regarder loin, il faut se lever tôt le matin La lumière qui vient des objets lointains a voyagé pendant longtemps En observant des objets lointains, on les voit tels qu'ils étaient il y a longtemps. 9 - La distance entre le Soleil et Vénus est de 108,2 x 10 6 km. Cette distance s'écrit aussi : 1,082 x 10 8 m 1,082 x m 108,2 x m 10 - Le rayon du Soleil est d'environ 6,96 x 10 8 m. L'ordre de grandeur de cette distance est : 10 8 m 10 9 m 7 x 10 8 m 11 - Le diamètre d'un virus du Sida est de 105 nm. L'ordre de grandeur de ce diamètre est : 10-9 m 10-7 m m

6 ANNEXE 1 : ANNEXE 2 : Taux de glucose dans le sang Nom de la pathologie Effets sur l organisme Trop faible Trop fort ANNEXE 3 : ANNEXE 4 :