Physique générale
Session Pratique et Exercices
1ère année Semestre de Printemps 2009-2010
15. Nombre de Faraday et pont de Wheatstone
Manip 1
– Objectifs : Déterminer le nombre de Faraday
– Utiliser le montage de l’électrolyse de l’eau pour mesurer la quantité d’hydrogène et d’oxygène dégagés dans la réaction électrolytique générée par un courant I durant un temps ∆t. En déduire la charge d’une mole d’électronsne(nombre de Faraday) :
F =I∆t/ne.
Le nombre de moles d’électrons, ne, est évalué en utilisant la loi des gaz parfaits pV = nRT ⇒n=pV /(RT), et en sachant que la quantité deO2et deH2produits sont relié àne
parne= 2×nH2= 4×nO2.
!h b a c
V
A -
+
Résistances variables
Figure 2: montage pour l’électrolyse. La différence de hauteur !h indique la différence de pression entre la pression atmosphérique et la pression régnant dans b (on procédera de même pour déterminer la pression à l’intérieur de c). Les tubes
b et c ont une section de 1cm2.
(a) Mettre en marche l’électrolyse et établir un courant de l’ordre de0.3A.
(b) Arrêter le courant, et purger les tubes b et c à l’aide des robinets.
(c) Enclencher simultanément le courant et le chronomètre. Par un réglage continu, contrôler que le courantI reste constant. Arrêter l’électrolyse après environ 5-6 minutes.
(d) Mesurer les hauteurs∆hdeH2 et deO2. Sachant que la section des tubes est de 1cm2, en déduire le volumeV de chaque gaz. La pression est donnée par le baromètre, et est corrigée pour la hauteur ∆h d’eau et pour la pression de vapeur de l’eau. La température dans le laboratoire est utilisée pour T.
16 mars 2010 1
Physique générale
Session Pratique et Exercices
1ère année Semestre de Printemps 2009-2010
(e) A l’aide des valeurs mesurées, déterminer le nombre de Faraday F = I∆tRT
2pH2VH2
= I∆tRT 4pO2VO2
(R= 8.3Jmol−1K−1)
(f) Comparer le résultat avecF = 9.648×104C/mol
Manip 2
– Objectifs : Mesurer des résistances inconnues à l’aide d’un pont de Wheatstone
– Utiliser le montage ci-dessous pour déterminer la valeur de la résistancex. En réglant une des résistances de sorte que aucun courant ne passe dans le galvanomètre, on s’assure que les tensions aux points C et D sont égales. On en déduit alors que les rapportsR1/R3et x/R2 sont égaux, d’oùx=RR1R32.
i G
i D C i
X
G
R 2 A
D
B C
R 1
R 3
+ -
(a) Utiliser le pont de Wheatstone pour mesurer les résistances inconnues numérotées 1 à 3. Dans notre montage,R1 et R3 sont données par un fil de 1m, sur lequel on déplace un curseur de sorte que le rapportR1/R3 est égal au rapport des longueurs correspondantesa/b. On a alorsx= abR2.
(b) Montrer à l’aide du pont de Wheatstone que la résistance d’un fil est proportionnelle à sa longueur
(c) De la même manière, montrer que la résistance est inversement proportionelle à la section.
Pour cela, mesurer la résistance du fil seul, puis de deux fils de sections identiques en parallèle (équivalent à un seul fil de section double).
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