Correction Devoir commun Classes de Secondes concernées : 2nde 10, 2nde 11, 2nde13,

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1 LYCEE GRAND AIR Correctio Devoir commu Classes de Secodes cocerées : de 10, de 11, de13, feuilles + papier millimétré. 08/0/013

2 Exercice 1 : L aée lumière. 1. D après le texte, la vitesse de la lumière das le vide vaut km/s ce qui correspod à 3, m/s.. Vitesse du so das l air so 8 c 3,00.10 v : v so 3,00.10 m/ s Explicatio de la phrase : «E regardat «loi», ous regardos «tôt»» : Plus la distace qui ous sépare de l objet céleste observé est grade, plus il a fallu de temps à la lumière pour ous parveir. O voit doc l objet à u momet de so passé d autat plus éloigé das le temps que l objet est éloigé de ous das l espace. 4. Défiitio de l aée-lumière : distace parcourue par la lumière das le vide e ue aée. 5. O veut motrer qu ue aée lumière (1 a.l.) est égale à 9,46x10 15 m. 1 a. l. c T avec c la vitesse de la lumière et T la durée d ue aée e secode. A.N. : 8 1a. l. 3, , Défiitio d ue galaxie : Ue galaxie est u esemble de Millios d'étoiles et autres structures astroomiques reteues etre elles par la gravité. L'uivers est formé de plus de 50 Milliards de galaxies, dot la otre : la Voie lactée. 7. La galaxie d Adromède se trouve à u distace d =.10 6 a.l. 8. O covertie la distace Terre-cetre de otre galaxie D e aée de lumière : D 31,7.10 a. l. 1 9,46.10 L ordre de gradeur de d est 10 6 et celui de D est Doc o peut dire que la galaxie d Adromède est 100 fois plus éloigée de ous que le cetre de otre galaxie. Exercice : Le caillou das l eau. 15 m A l aide d u poiteur laser, u efat éclaire u caillou se trouvat das l eau à ue profodeur h = IJ = 1,8 m. Le faisceau laser fait u agle de 40 avec la surface de l eau. L idice de réfractio de l eau est de 1,33, celui de l air est de 1,00 et la distace OJ est égale à 1,0 m. 1. Lois de Sell-Descartes pour la réfractio : Soit u dioptre qui sépare deux milieux homogèes et isotropes d idices optiques respectifs 1 et. Le milieu 1 est supposé celui du rayo icidet. Première loi : pour u rayo icidet, il existe u seul rayo réfracté qui est das le pla d icidece. Deuxième loi : l agle d icidece i 1 et l agle de réfractio i vérifiet la relatio : 1 si i 1 = si i. milieu icidet : air milieu de réfractio : eau 3. Refaire u schéma légedé faisat apparaître : le dioptre, la ormale, l agle d icidece et l agle réfracté : cf questio 1 4. L agle d icidece i 1 du faisceau laser vaut 90-40=50 5. D après la deuxième loi de Sell-Descartes, o a : d où si( i1 ) si( ) 1 i si( i A.N. : ) 0, 576 ) 1 si( i1 ) 1,00 si(50) si( i d où i 35, 1,33

3 6. D après le schéma, o a OC OJ JC et JC IJ i ). D où OC OJ IJ i ) A.N. : ta( OC 1,0 1,8 ta(35,), 3m ta( 7. O refait la même expériece mais cette fois-ci le poiteur laser ploge das de l eau salée. a) si(i) e foctio si(r). b) Calcul de l idice de réfractio de l eau salée. O a d après la loi de Descartes, eausalée la droite du 7.a) A.N. : 1, 41 eausalée air si( i) 1,00 si( i) si( i) si( r) si( r) si( r) 8. Le faisceau est plus das l eau de mer? Exercice 3 : Le calcium et le chlore fot bo méage., ce qui correspod au cœfficiet directeur de A. Le uméro atomique du Ca est Z = Ca a pour structure électroique : (K) (L) 8 (M) 8 (N). Positio das la classificatio périodique : 4 couches remplies doc 4 ième lige électros exteres doc ième lige 3. L atome situé immédiatemet avat le calcium possède 1 électro sur sa couche extere. 4. l atome situé juste au dessus du calcium possède électros sur sa couche extere. E effet s il se trouve juste au dessus, cela sigifie qu il se trouve das la même coloe (même famille). 5. La charge d u atome de calcium est ulle comme tout atome. L atome est électriquemet eutre. 6. Pour respecter la règle de l octet et doc gager e stabilité, le calcium va chercher à avoir sa couche extere saturée. La structure électroique de l atome (K) (L) 8 (M) 8 (N) va deveir (K) (L) 8 (M) 8, il perd électros. L io a doc pour formule Ca Charge de l io calcium Q Ca e 1,6.10 3,.10 C 8. Les élémets de la derière coloe de la classificatio périodique appartieet aux gaz obles (rares). Leur pricipale propriété est d être chimiquemet ierte. B. Le Chlore a pour représetatio 1. Cet élémet appartiet à la famille des halogèes.. L atome de chlore possède 17 protos et 18 eutros das so oyau et 17 électros. 3. O a estimé la masse de l atome de chlore a m (atome) = 3,09x10-6 kg. m Cl 35 m ucléo 35 1, , kg. La valeur est icorrecte.

4 4. U atome qui possède 17 protos et 0 eutros est u isotope du chlore. Sa positio das la classificatio périodique est doc idetique au : 3 ième lige et avat derière coloe car il a pour structure électroique : (K) (L) 8 (M) 7 5. L atome de chlore peut doer aissace à u io. a) La charge de cet io est Q =- 1,6 x10-19 C. Cela correspod à ue charge élémetaire égative e. E effet il maque u électro à la structure électroique de l atome pour respecter la règle de l octet. La formule de l io est Cl -. b) Le test permettat de mettre e évidece cet io est le test au itrate d arget. Il doir se former u précipité blac. c) Compositio du oyau de cet io : 17 protos et 0 eutros C. Le chlorure de calcium. Formule du chlorure de calcium CaCl

5 Exercice 1 : L aée lumière. Etude de documet. La machie à remoter le temps. Nous savos aujourd hui que, comme le so, la lumière se propage à ue vitesse bie détermiée [ ]Cela équivaut à ue vitesse d eviro trois cet mille kilomètres par secode, u millio de fois plus vite que le so das l air. Il faut bie recoaître que, par rapport aux dimesios dot ous parlos maiteat, cette vitesse est plutôt faible. A l échelle astroomique, la lumière progresse à pas de tortue. Les ouvelles qu elle ous apporte e sot plus fraîches du tout! Pour ous, c est plutôt u avatage. Nous avos trouvé la machie à remoter le temps! E regardat «loi», ous regardos»tôt». La ébuleuse d Orio ous apparaît telle qu elle était à la fi de l empire romai, et la galaxie d Adromède telle qu elle était au momet de l apparitio des premiers hommes, il y a deux millios d aées. A l iverse, d hypothétiques habitats d Adromède, muis de puissats télescopes, pourraiet voir aujourd hui l éveil de l humaité sur otre plaète Les objets les plus loitais visibles aux télescopes sot les quasars. Ce sot e fait des galaxies [ ] Certais quasars sot situés à douze milliards d aées-lumière. La lumière qui ous e arrive a voyagé pedat douze milliards d aées. C est-à-dire quatre-vigts pour cet de l âge de l uivers C est la jeuesse du mode que leur lumière ous doe à voir au terme de cet icroyable voyage. Das ces coditios, il est aturellemet impossible d avoir u portrait»istataé» de l uivers. U «istataé», das le lagage photographique, c est ue vue qui fige u paysage e u istat précis de sa durée. Ici, ous sommes comme au sommet de la motage «temps». Das otre visio du mode, le poit le plus avacé das le temps est celui où ous sommes. Tout autour, otre regard ploge das le passé. Hubert Reeves, Patiece das l azur, le seuil Quelle est la vitesse de la lumière das le vide d après le texte? La covertir e mètre par secode e utilisat la otatio scietifique avec 3 chiffres sigificatifs. 10. Calculer alors la vitesse du so das l air. 11. Expliquer la phrase : «E regardat «loi», ous regardos «tôt». 1. Proposer ue défiitio de l aée-lumière. 13. A partir de la défiitio précédete et de la valeur de la vitesse de la lumière,, motrer qu ue aée lumière est égale à 9,46x10 15 m. 14. Doer la défiitio d ue galaxie. 15. A quelle distace se trouve la galaxie d Adromède? 16. La distace etre la Terre et le Cetre de otre Galaxie est de 300 millios de milliards de km. Comparer les ordres de gradeur de ces deux distaces : Terre/otre galaxie et Terre/Adromède. Exercice : Le caillou das l eau. 9. Eocer les lois de Sell-Descartes pour la réfractio. 10. Quel est le milieu icidet? Le milieu de réfractio? A l aide d u poiteur laser, u efat éclaire u caillou se trouvat das l eau à ue profodeur h = IJ = 1,8 m. Le faisceau laser fait u agle de 40 avec la surface de l eau. L idice de réfractio de l eau est de 1,33, celui de l air est de 1,00 et la distace OJ est égale à 1,0 m.

6 11. Refaire u schéma légedé faisat apparaitre : le dioptre, la ormale, l agle d icidece et l agle réfracté. 1. Quelle est la valeur de l agle d icidece i du faisceau laser? 13. Détermier la valeur de l agle de réfractio r. 14. A quelle distace OC du rivage se trouve le caillou? 15. O refait la même expériece mais cette fois-ci le poiteur laser ploge das de l eau salée. Les résultats d agle d icidece i e degré et l agle de réfractio r e degré sot mesurés à la surface air-eau salée. Les si(i) et si(r) sot calculés : Si(i) 0 0,1 0,4 0,36 0,48 0,59 0,71 0,81 0,91 0,99 Si(r) 0 0,09 0,17 0,5 0,34 0,4 0,50 0,57 0,64 0,71 c) Tracer si(i) e foctio si(r). d) E déduire l idice de réfractio de l eau salée, (eau salée). 16. Le faisceau est-il plus ou mois dévié das l eau ou l eau de mer? Doée : si(agle) = ; cos(agle) ; ta (agle) =. Exercice 3 : Le calcium et le chlore fot bo méage. D. Le uméro atomique du Ca est Z = Quelle est la structure électroique du calcium? 10. E déduire sa positio das la classificatio périodique. 11. Combie d électros sur sa couche extere possède l atome situé immédiatemet avat le calcium? 1. Combie d électros sur sa couche extere possède l atome situé juste au dessus du calcium. Justifier votre répose. 13. Quelle est la charge d u atome de calcium? 14. Pourquoi l atome de calcium deviet l io Ca + lorsqu il réagit? 15. Calculer alors la charge de l io calcium. 16. Commet appelle-t-o les élémets de la derière coloe de la classificatio périodique? Quelle est leur pricipale propriété? E. Le Chlore a pour représetatio 6. A quelle famille appartiet cet élémet? 7. Doer la compositio de l atome de chlore. 8. O a estimé la masse de l atome de chlore a m (atome) = 3,09x10-6 kg. Cette valeur est-elle correcte? 9. Que peut-o dire d u atome qui possède 17 protos et 0 eutros? Quelle sa positio das la classificatio périodique? 10. L atome de chlore peut doer aissace à u io. d) La charge de cet io est Q =- 1,6 x10-19 C. Justifier et écrire la formule de l io. e) Quel test permet de mettre e évidece cet io? f) Quel est la compositio du oyau de cet io? F. Le chlorure de calcium. Ecrire la formule du chlorure de calcium. Doées : e = 1,6*10-19 C et m(ucléos) = 1,67*10-7 kg.

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