29/11/12 AB_DV3_2012_2013.doc 1/2
NOM : ... Prénom : ... Classe : 2nde 5
Le 30/11/2012 Devoir n° (1h) - Calculatrice autorisée Page : 1/2
I. Travailler … a Capella (11 points)
• Un astrophysicien nommé Tournesol observe, à l’aide d’un télescope, une étoile nommée Capella.
• Capella est une étoile très brillante située à 42 années de lumière (a.l.) de la Terre dans la constellation du Cocher 1. La carte d’identité de Capella
• On dispose, page suivante, du spectre de l’étoile Capella
1.1. Compléter la phrase suivante : « A travers le télescope, l’astrophysicien voit l’étoile Capella telle qu’elle brillait il y a ... . Voir loin, c’est voir ... » 1.2. S’agit-il d’un spectre de raies ou d’un spectre continu ? S’agit-il d’un spectre d’émission ou d’un spectre
d’absorption ? Bien justifier.
1.3. Sur ce spectre, mesurer la distance L, en cm, entre la raie de longueur d’onde 400 nm et la raie de longueur d’onde 434 nm. Refaire cette opération en établissant la distance des autres raies de longueur d’onde connue par rapport à la raie de longueur d’onde 400 nm prise pour origine des longueurs.
Compléter dans le tableau page 2.
1.4. Tracer, sur le papier millimétré page 2, la courbe donnant la distance L en fonction de la longueur d’onde λ.
1.5. La courbe tracée est -elle une droite représentant une fonction affine ou une fonction linéaire ? Justifier votre réponse.
1.6. Le magnésium présente trois raies très voisines se confondant en une seule, notée Mg sur le document.
Déterminer la longueur d’onde de cette raie. On la notera λ(Mg). Bien expliquer la méthode employée pour déterminer la valeur de cette longueur d’onde inconnue.
1.7. Une des deux raies jaunes du sodium est située à 580 nm. Déterminer en cm la distance D attendue entre cette raie et la raie de longueur d’onde 400 nm prise pour origine. Placer alors cette raie sur le spectre de l’étoile Capella page 2.
2. Quelle est la couleur de Capella ?
Un corps «chaud» émet un rayonnement lumineux dont le spectre est un spectre continu d’origine thermique.
L’intensité de ce rayonnement lumineux est différente pour chaque radiation émise. Elle est maximale pour une radiation de longueur d’onde λmax telle que λmax × T = 1,9 × 10 6, avec λmax exprimée en nm et T la température en kelvins.
Pour la surface de Capella, on relève que la température est T = 2 530 Kelvins.
On obtient la valeur de la température T en °Celsius par la relation T(°Celsius) = T(Kelvin) - 273 2.1. Calculer la température à la surface de l’étoile Capella en °Celsius.
2.2. Rappeler les longueurs d’onde extrêmes qui définissent le domaine du visible.
2.3. Calculer λmax à la surface de l’étoile Capella. Cette longueur d’onde λmax correspond-elle à une radiation visible ? Si oui, quelle est la couleur de cette étoile ?
• Mars est appelée la « planète rouge ».
2.4. Peut-on en conclure qu’il règne des températures voisines sur Mars et sur l’étoile de Capella ?
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λ (nm) L (cm)
II. Les éléments chimiques et la classification périodique (9 points + Bonus : 1 point )
• Voici un extrait de la classification périodique où deux éléments chimiques sont manquants.
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al symbole : ...
nom : ... P symbole : ...
nom : ... Cl Ar 1) Rappeler de quelle manière les éléments chimiques sont classés dans la classification périodique actuelle.
2) En déduire les numéros atomiques des éléments azote N, chlore Cl et du phosphore P.
3) Donner les structures électroniques des atomes de lithium Li (Z = 3) et d’aluminium Al (Z = 13) 4) Quel est le nom de la famille à laquelle appartient l’élément chimique chlore ?
5) Citer un élément chimique de la famille des alcalino-terreux.
6) Quel est la formule de l’ion susceptible d’être formé par l’atome de chlore ? Justifier en détaillant la formation de cet ion. Est-ce un cation ou un anion ?
• Parmi les 17 isotopes du phosphore connus, l’isotope 31P est stable et l’isotope 32P est utilisé comme traceur en biologie
7) Qu’entend-on par « isotopes » du phosphore ?
8) Préciser la composition détaillée de chacun de ces deux isotopes (noyau et nuage électronique) 9) Bonus (1point) : Compléter la classification périodique (symbole et nom)
longueur d’onde λλλλ (nm) 400 434 486 527 656 L (cm)
