Première 6 S Pour JM PODVIN DS N 1 de Physique Chimie (14 novembre 2018) Durée 2 h sans documents, calculatrice autorisée 1) La Loupe et le soldat de plomb On observe un soldat de plomb à l aide d une lentille convergente de vergence C = 5. a) Quelle est la distance focale f de cette lentille? b) La hauteur du soldat est y B = = 6,0 cm, et il se trouve à 10,0 cm du centre optique de la loupe (x A = = - 10,0 cm). Compléter le schéma de la page en annexe à l échelle ½, indiquer, centre optique et foyers. c) Placer le soldat, le point A étant sur l axe, puis construire l image de celui-ci en traçant les rayons appropriés. d) Déduire graphiquement la position et la taille de l image. e) L image est-elle droite ou renversée, réelle ou virtuelle? f) Quel est la valeur du grandissement dans ce cas? g) Retrouver la position de l image et sa taille en utilisant les relations de conjugaisons. 2) La concentration du cidre. (Obligatoire) Pour connaitre la concentration en éthanol et le degré d alcool d un cidre, on fait réagir une solution acidifiée de permanganate de potassium de concentration C P = 0,25 mol/l avec un volume de 10 ml de cidre, la réaction se fait à chaud. L acide est en excès. Tant que l alcool est en excès, le permanganate se décolore. A partir d un volume de permanganate V de 22,0 ml, le permanganate ne se décolore plus. Données : Masse volumique de l éthanol = 0,79 g/ml ( 790 g/l) Formule brute de l éthanol C 2 H 6 O Masse molaire de l éthanol M = 46g.L -1 Equation de la réaction - 4 MnO 4 + 5 C 2 H 6 O + 12 H + 5 C 2 H 4 O 2 + 4 Mn 2+ + H 2 O a) Que peut-on dire des quantités de permanganate et d alcool dans ce cas-là? b) Quelle est la quantité de permanganate versé? c) Equilibrer l équation de la réaction donnée ci-dessus. d) Construire un tableau d avancement (simplifié) seules les deux premières colonnes sont utiles, on appellera ni la quantité initiale d éthanol e) En déduire la quantité d alcool introduite dans les 10 ml f) Quelle est la concentration en éthanol du cidre? g) Le degré alcoolique d une boisson alcoolisée est le pourcentage en volume d alcool (éthanol) dans une solution, estimer le d en alcool de ce cidre. DS1 2018 JMP Page 1/6
Exercice 3 : Histoire de Spectres. (Compétences : lire un graphique ; effectuer un calcul ; raisonner et argumenter) A )La Lampe à Mercure Donnée N 1 : spectre d émission dans le visible d une lampe à mercure Données N 2 : Quelques niveaux d énergie de l atome de mercure. -3,75 E Données 3 : 1 ev = 1,6.10-19 J h = 6,63.10-34 J.s c = 3,00.10 8 m.s -1 Loi de Wien T = 2,89.10-3 / max avec T en K et max en m 1) Que représentent : a) Le niveau d énergie E 0? b) Les niveaux d énergie E 1, E 2, E 3 et E 4? 2) a) Quelle est en électronvolt, la plus petite énergie que peut absorber l atome de mercure initialement pris dans l état E 0? b) Convertir cette énergie en Joule. c) En déduire la longueur d onde dans le vide de la radiation correspondante. Dans quel domaine se trouve cette radiation? 3) Calculer l énergie en joule, puis en ev d un photon de longueur = 615 nm, correspondant à la raie rouge du spectre visible du mercure. 4) Quelle est la transition correspondant à l émission de ce photon? DS1 2018 JMP Page 2/6
B) La Belle couleur des étoiles (Compétences : Lire un schéma, Calculer) Betelgeuse Vous avez ci-contre 3 spectres de trois étoiles, Bételgeuse, le Soleil et Rigel. Attention les longueurs d onde sont en Angstrœm ( 1 Angstrœm = 1.10-10 m) Soleil 1) Pour chacune indiquer approximativement la longueur d onde d intensité maximale. 2) En assimilant les étoiles à des «corps noirs», estimer la température de surfa de chacune des étoiles. 3) L une des étoiles est une géante rouge, l autre une géante bleue, et la dernière un étoile Jaune. Attribuer ces couleurs aux trois étoiles en justifiant votre propos. 4) En réalité la température de surface de Rigel est d environ 12500 K, proposer une explication, pour justifier la différence avec la valeur trouvée à la question 3. Rigel DS1 2018 JMP Page 3/6
Exercice 4 : démarche d investigation le pickpocket des discothèques DS1 2018 JMP Page 4/6
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