Collège Sadiki Devoir de contrôle n : 1 Sciences physiques. 4 ème Sc.Exp. Profs : Medyouni-Feki-Hrizi- Abid et Cherchari

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1 Collège Sadiki Devoir de conrôle n : 1 Sciences physiques Dimanche : Durée : 2 heures 4 ème Sc.Exp Profs : Medyouni-Feki-Hrizi- Abid e Cherchari Chimie ( 9 ps) On éudie la cinéique de la réacion enre l ammoniac NH 3 (g) e le dioxygène O 2 (g) à une empéraure T 1 =20 C consane. Au cours de la ransformaion, deux produis gazeux son formés, ils son noés C e D ( Expérience 1). on consae que l un de ces deux produis es de l eau e que l aure ne conien pas l élémen hydrogène. On propose un modèle de l équaion chimique de la forme : anh 3 (g) + bo 2 (g) cc(g) + dd(g) ou a,b,c e d son les coefficiens sœchiomériques. Pour aeindre ce bu, on inrodui dans une enceine de volume consan, à empéraure consane, un volume V 1 =0,96 L de NH 3 e un volume V 2 =1,44 L de O 2. On donne le volume molaire V M =24 L.mol -1. Le suivi cinéique de la ransformaion perme d obenir les courbes de la page 4. I-/ 1- Calculer la quanié de maière iniiale de chaque réacif. 2- A parir des graphes, déerminer les quaniés de maière finales de chacune des espèces du mélange réacionnel. Les graphes son représenés à la même échelle. 3- Quel es le réacif limian? 4- a- Dresser le ableau descripif d évoluion de la réacion chimique au cours du emps. b- Exprimer les quare coefficiens sœchiomériques a,b,c e d en foncion de l avancemen maximal. c- En déduire la valeur de l avancemen maximal pour laquelle on obien des coefficiens sœchiomériques eniers les plus peis possibles. 5- Idenifier les produis C e D e écrire le modèle d équaion chimique obenu. II-/ 1- a- Définir la viesse insananée d une réacion chimique. b- Eablir l expression de cee viesse en foncion de : dn( NH 3) a e de. dn( O2) b e de. dn( C ) c e de. dn( D ) d e de. c- Sachan que la valeur de la viesse maximale de la réacion es égale à 1, mol.s -1, rerouver la valeur de a, b, c e d ( coefficiens sœchiomériques). 2- Commen varie cee viesse au cours du emps? A quoi es due cee variaion? 3- Définir puis calculer la viesse moyenne de la réacion enre les insans 1 = 0 s e 2 = 80 s. III-/ on réalise Mainenan deux aures expériences 2 e 3 suivan les différenes condiions expérimenales précisées dans le ableau ci-conre : 1- Donner la définiion d un caalyseur. 2- La caalyse es-elle homogène ou héérogène? 3- On donne sur la figure 3 (page 5 à compléer e à remere avec la copie ), la courbe d évoluion de la Expérience n 0 (NH 3 )( mol) 0,04 0,04 0,04 n 0 (O 2 )(mol) 0,06 0,06 0,03 T( C) Caalyseur : plaine(méal solide) sans avec sans 4 ème Sc.Exp Page-1-/5

2 quanié de maière de NH 3 en foncion du emps de l expérience 1, représener, en le jusifian, les mêmes graphes correspondan aux expériences 2 e 3. Physique ( 11 poins ) Exercice 1 ( 8 poins ) Parie A on dispose au laboraoire * d'un condensaeur plan de capacié C inconnue * de rois conduceurs ohmiques de résisances R 1 e R 2 inconnues e R=500 Ω. * d'un commuaeur K *d'un généraeur de couran qui débie un couran d'inensié consane I = 2 ma. * d'un généraeur de ension de f.e.m E=10 V. * deux groupes d'élèves réalisen le circui schémaisé ci-conre à l'insan = 0, le commuaeur K es basculé sur la posiion 1. A l'insan 1 = 10 ms e à l'aide d'une inerface e d'un ordinaeur, le commuaeur k es auomaiquemen basculé sur la posiion 2. les données acquises lors de l'expérience son raiées par l'ordinaeur e permeen au groupe 1 d'avoir le graphe (A) e au groupe 2 d'avoir le graphe (B) de la figure 2. R Fig 1 u c ( 1 ) 10 u c ( 0 ) 0 1) idenifier en le jusifian le dipôle D uilisé par chaque groupe d'élèves. 2) quel es le phénomène observé pour : Parie B : Le professeur a demandé aux élèves du groupe 2 de : 1) jusifier héoriquemen l'allure de la courbe d'évoluion de la ension u c en foncion du emps enre les insans 0 e 1. 2) Déduire la valeur de la capacié C du condensaeur 3) sachan que la surface commune en regard des deux armaures du condensaeur es s = 1m 2 e que l'épaisseur du diélecrique es e = 10-2 mm, calculer la permiivié élecrique absolue du diélecrique. Parie C : le professeur a demandé aux élèves du groupe 1 de : 1) Eablir l'équaion différenielle régissan les variaions de u c ension aux bornes du condensaeur pour ) sachan que la soluion de l'équaion différenielle précédemmen éablie s'écri sous la forme uc ( ) A B. e avec A, B e des consanes posiives, déerminer A,B e en foncion des caracérisiques du circui. 4 ème Sc.Exp Page-2-/5

3 uc ( 0) 1 3) a- calculer les rappors e, déduire la valeur de la consane de emps uc ( 1) 0 b- donner la valeur de u C ( 1 ). c- Eablir l'expression de l'inensié du couran élecrique i() en foncion de E, R, R 1, e. 2 2 d- Sachan que lorsque l inensié du couran élecrique es.10 i A on a uc u R calculer la 1 3 valeur de R 1 puis celle de la capacié C du condensaeur. 4) a- Eablir l'équaion différenielle régissan les variaions de l inensié du couran pour 1. Déduire l'expression de la consane de emps 2 b- En uilisan le graphe A, déerminer la valeur de la résisance R 2. Exercice 2 ( 3 poins ) Un condensaeur préalablemen chargé à l aide d un généraeur de ension de fem E,se décharge à ravers un résisor de résisance R=1KΩ à un insan pris comme origine de emps. Au cours de la décharge la ension aux bornes du condensaeur es u ( ) E. e avec c = R.C 1- Eablir l expression de l énergie élecrique E c emmagasinée dans le condensaeur en foncion de 1 2 E 0, e. Avec E 0 C. E On donne la courbe représenan l évoluion de Ln(E c ) au cours de emps. a- Jusifier héoriquemen l allure de la courbe qui représene Ln(E c ) en foncion de emps. NB : Ln(a.b)= Ln(a) +Ln(b). b- Déerminer graphiquemen la valeur de la capacié C du condensaeur e celle de la fem E du généraeur. 3- Calculer l énergie dissipée par effe joule dans le résisor R enre les insans 1 =0 s e 2 = 3 ms. 4 ème Sc.Exp Page-3-/5

4 (s) n(d) n(c) 40 (s) 4 ème Sc.Exp Page-4-/5

5 Feuille à compléer e à remere avec la copie Nom.. Prénom. Classe 4 ème Sc.Exp Page-5-/5