Problème 1 : masse volumique de la glace.

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1 Problème 1 : masse volumique de la glace. Quelques résolutions de problèmes en seconde. Schéma 1 Schéma 2 Schéma 3 n place de l'eau dans une éprouvette (schéma 1). n y plonge ensuite un glaçon (schéma 2) que l'on maintient avec une tige métallique dont le volume immergé est négligeable. Après la fonte totale du glaçon, on obtient le schéma 3. 1) Pourquoi doit on maintenir le glaçon immergé? 2) Quelle information cela nous apporte -t-il sur sa masse volumique? 3) Déduire de l'expérience, la masse volumique de la glace. (Toute ébauche de résolution, même non aboutie, sera valorisée) Donnée : ρ eau (liquide) = 1,00 g.ml -1. 1) Sinon le glaçon flotte et n'est donc pas complètement immergé. 2) ela veut dire que la masse volumique e la glace est plus faible que celle de l'eau. 3) on mesure V 1 = 50mL, V 2 = 94 ml et V 3 = 90 ml n en déduit V glaçon = V 2 V 1 = 94 50= 44 ml Le volume d'eau liquide supplémentaire est V eau-sup = V 3 V 1 = = 40 ml. Lors de la fonte du glaçon, la masse d'eau n'a pas changé donc m glaçon = m eau-sup. n sait que ρ= m V soit m=ρ.v n en déduit donc que ρ glaçe.v glaçon =ρ eau(liquide).v eausup (rel1) Il vient ρ glaçe.= ρ.v eau (liquide ) eausup = 1,00 40 =0,91 g.ml 1 (rel 2) V glaçon 44

2 compétences S approprier APP Analyser ANA Réaliser REA ommuniquer M Les volumes sont correctement mesurés Avoir compris que la masse n'a pas changé en déduire la relation entre la masse du glaçon et celle d'eau supplémentaire. Avoir utiliser la relation ρ= m V Avoir mesuré le volume du glaçon Avoir mesuré le volume d'eau supplémentaire rel 1 rel 2 Application numérique Ensemble bien rédigé cohérence de l'ensemble Problème 2 : plongée a) A partir des documents 1 et 2, indiquer si le plongeur a pris des risques lors de sa remontée. La réponse devra bien sur être détaillée et argumentée. b) En vous servant du document 6, redémontrer la loi de Mariotte. c) A l'aide des documents, retrouver le lien ou la relation qui existe entre la pression et la profondeur. (n ne demande pas de ressortir des connaissances) d) Donner une estimation de la pression maximum subie par notre plongeur. e) Expliquer pourquoi la dent cariée de notre plongeur peut éclater lors de la remontée. Document 1 : table de plongée Document 2 : historique d'une plongée Document 3 : profondeur, pression et volume Document 4 La pression atmosphérique est environ égale à 1000 hpa soit 1 bar

3 Document 5 : plonger avec une carie! Si le plongeur a une mauvaise hygiène dentaire, des petits trous se forment dans la dent. A la descente, l air entre dans ce trou et n en sort plus. A la remontée, elle risque d'éclater. Document 6 : De l'air dans une seringue Figure 1 Figure 2 a) Pour la figure 1 on voit que p 1 = 1000 hpa et V 1 = 50,0 ml. Pour la figure 1 on voit que p 2 = 650 hpa et V 2 = 80,0 ml. p 1.V 1 = 1000 x 50,0 = 5, et p 2.V 2 = 650 x 80,0 = 5, Aux erreurs de lecture près, on a bien p 1.V 1 = p 2.V 2. La loi de Mariotte est vérifiée b) Le document 3 montre le lien entre le volume d'un ballon et la profondeur. Grâce au document 6, on a pu retrouver la loi de Mariotte. Le document 4 nous indique que le a pression atmosphérique est de 1, Pa soit environ 1,0 bar. En appliquant la loi de Mariotte à 0 m on a alors p 0.V 0 = 1,0 x 3 = p 10.V 10 = p 20.V 20 n en déduit alors p 10.V 10 = 3 soit p 10 = 3/ V 10 = 3/1,5 = 2 bar et p 20.V 20 = 3 soit p 20 = 3/ V 20 = 3/1 = 3 bar la pression augmente d'un bar tous les 10 m c) Donner une estimation de la pression maximum subie par notre plongeur. Le plongeur plonge à 41 m, il subit une pression de 5 bars environ ( 5,1 pour être précis) d)la dent cariée de notre plongeur peut laisser passer un peu d'air à l'intérieur de celle ci. En descendant la pression de cet air va petit à petit augmenter mais sera égale à la pression de l'air inspiré par le plongeur. En cas de remontée rapide, la pression de l'air présent dans la dent n'aura pas le temps de s'ajuster à celle de l'air inspiré et sera donc beaucoup plus élevé que ce dernier : la dent risque d'éclater. Question b : tache complexe extraire l'information : avoir utiliser les informations des documents 3,4 et 6 *** réaliser : avoir appliquer la loi de Mariotte pour trouver la pression aux deux profondeurs *** valider : la conclusion * * Question d : tache complexe s'approprier : avoir utiliser les bonnes informations * * réaliser : avoir construit son argumentation * * * communiquer : rédaction claire *

4 Problème 3 : système solaire 1) Dans quel référentiel sont décrites ces trajectoires? 2 ) En vous basant sur la trajectoire terrestre, indiquer l'écart de temps entre deux points. 3) Donner une estimation de la période orbitale de Vénus (temps pour faire un tour) 4) Donner une estimation de la vitesse en Km.j -1 de Vénus dans ce référentiel. ( Pour ceux qui n'ont pas trouvé la valeur précédente prendre T = 200 jours ( valeur fausse)) Donnée : 1UA = 1, km ; périmètre d'un cercle : 2.π.R 1) es trajectoires sont décrites dans le référentiel héliocentrique. 2 ) Pour un ¼ de tour, on compte 9 écarts. La Terre effectue un tour du soleil en 365 jours. L'écart de temps entre de points est donc Δ t= 365 =10,1 jours 4 9 3) Pour Vénus on repère 22 écarts soit une période orbitale de 22x 10,1= 223 jours (224 en réalité) 4) v= d d est le périmètre du cercle décrit par Vénus. Pour trouver R, on fait un produit en croix Δ t 0,50 UA 1,5cm R 2,2 cm soit R = 0,50x2,2/1,5 = 0,73 UA n trouve R = 0,73UA =0,72 x = 1, Km v= d Δ t = 2 π R = 1,1.108 Δ t 223 =3,1.106 Km. j 1 Problème 4 : molécule mystère. Je possède 4 atomes de carbone. Je suis ramifiée et ma ramification contient un atome de carbone. Je possède aussi le groupe caractéristique carbonyle ainsi que le groupe amide. Retrouvez ma formule semi développée. Ex2 /1 R/6 * * * * * * * total Document : quelques groupes caractéristiques H H NH 2 NH Hydroxyle arboxyle carbonyle Amine Amide Ester Amide carbonyle Ramification

5 Problème 5 : devinette ARATÉRISTIQUES DE QUELQUES SLVANTS ET ÉLUANTS RGANIQUES NM FRMULE Miscibilité à l'eau Ethanol 2 H 6 totale ρ (g.cm -3 ) θ fus ( ) θ ebul ( ) toxicité NM FRMULE Miscibilité à l'eau ρ (g.cm -3 ) θ fus ( ) θ ebul ( ) toxicité Trichlorométhane (chloroforme) Hl 3 très faible Hexane 6 H 14 nulle Ethanoate d'éthyle 4 H 7 2 très faible yclohexane 6 H 12 nulle Propanone 3 H 6 nulle Benzène 6 H 6 nulle ,0 81 cancérigène Tétrachlorométhane l 4 nulle Toluène (méthyl benzène) 5 H 5 -H 3 nulle Méthanol H 4 totale Dichlorométhane H 2 l 2 très faible cancérigène trichloéthylène 2 H 3 l 3 nulle ml d'un de ces solvants à été ajouté avec 10 ml d'eau dans un tube à essais ( voir ci contre) e solvant a une température d ébullition inférieure à celle de l'eau. e solvant n'est pas parmi les plus dangereux. Les 5 ml utilisés ont une masse d'environ 4g. La quantité de matière de ce solvant est d'environ mol Quel est ce solvant? Dans votre réponse devront intervenir des données issues des informations précédentes, d'éventuels calculs. Vos choix seront motivés et argumentés. Il est conseillé de procéder par élimination. Donnée : M() = 12 g.mol -1 M() = 16 g.mol -1 M(H) = 1,0 g.mol -1 M(l) = 35,5 g.mol -1 Ex4 a/13 r/4 Extraire et exploiter * * * * l information Raisonner * * * * alculer * * * * * ommuniquer * * * * total e solvant a une température d ébullition inférieure à celle de l'eau. n peut donc éliminer toutes les espèces miscibles à l'eau ou plus dense que l'eau c'est à dire : éthanol,toluène, dchlorométhane, trichlorométhane, ethanoate d'éthyle, tétrachlorométhane, trichloéthylène et le méthanol e solvant a une température d ébullition inférieure à celle de l'eau : cette info ne sert à rien car tous les solvants restants ont une température d'ébullition inférieure à celle de l'eau. e solvant n'est pas parmi les plus dangereux : on peut supprimer le benzène. Les 5 ml utilisés ont une masse d'environ 4g. ρ = m/v = 4/5 = 0,8 g.cm -3 soit d= ρ/ ρ eau = 0,8. n peut alors éliminer l'hexane. Il nous reste alors deux solvants : le cyclohexane (M cy = 12M H + 6M = 12x1,0 + 6x12 = 84 g.mol -1 ) ; n = m/m cy = 4/84 = mol la propanone ( M prop = 6M H + 3M + M = 6x1,0 + 3x = 58 g.mol -1 ; n = m/m prop = 4/58 = mol le solvant utilisé est donc la propanone