Le 02/02/2021

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Le 02/02/2021 Devoir n°2 - PC (1h) – Corrigé Page : 1 / 2

I. Origine de l’énergie dégagée par les étoiles (15 min) – 6 points

1) Cette réaction est une réaction de fusion nucléaire car 4 noyaux d’hydrogène 1 s’unissent pour former un noyau d’hélium 4 plus lourd.

2) m réactifs = 4 

m(

₁¹𝐻

) = 4  1,67372  10

^-27

= 6,69488  10

^-27

kg (6 chiffres significatifs)

3) m produits =

m(

₂⁴𝐻𝑒

) + 2  m(

₁⁰𝑒

) = 6,64648  10

^-27

+ 2  9,10938  10

^-31

= 6,64830  10

^-27

kg

4) Perte de masse m = m réactifs - m produits =

6,69488  10

^-27-

6,64830  10

^-27

= 4,658  10

^-29

kg

5) Relation d’Einstein : E = m  c² avec E en joules, m en kg et c en m.s^-1

6) E = m  c² =

4,658  10

^-29

 (3,00  10

⁸

)² = 4,19  10

^-12

J (3 chiffres significatifs)

II. La structure cristalline du polonium (15 min) – 6 points

1) Compléter, sur la figure ci-contre, la représentation cavalière du réseau cubique simple.

2) Cette structure est appelée cubique simple, car à chaque sommet se trouve un atome de polonium.

3) Chaque atome au sommet appartient à 8 mailles différentes donc 1/8 de cet atome appartient à une maille. N = 8  1/8 = 1

4) Comme les atomes sont jointifs suivant un côté, la longueur a est le double du rayon r de l’atome : soit a = 2 r

5) a = 2  r = 2  168 pm = 336 pm.

6) c = volume occupé par les atomes dans une maille

volume de la maille = N  4/3  r³

a³ car le cube a un volume égale à a³.

c = 1  4/3  (168)³

(336)³ = 0,52 = 52 %. Remarque : il n’est pas nécessaire de convertir les pm en m car le numérateur est calculé en pm³ ainsi que le dénominateur.

III. Loi de Wien (15 min) – 4 points

1) Pour obtenir la précision à 1 nm près, il faut mesurer sur le graphique la distance pour 1000 nm (par exemple) puis mesurer la distance pour la longueur d’onde max. Voir graphique page suivante.

1000 nm  11,3 cm et max  3,3 cm donc max = 3,3  1000

11,3 = 292 nm 2) T = 2,898  10^-3

max

. Il faut convertir les nm en m soit max = 292 nm = 292  10^-9 m. T = 2,898  10^-3

292  10^-9 = 9925 K 3) Pour le Soleil, max  500 nm > max (Aldébaran) donc T(Soleil) < T(Aldébaran) car la température T est

inversement proportionnelle à la longueur d’onde max. (Ou quand max diminue la température T augmente) IV. Explication de la variation de la température sur le Terre (15 min) 4 points

1) Compléter le schéma suivant en précisant la saison correspondante. Voir page suivante.

2) La saison dans l’hémisphère Nord est l’été car les rayons du Soleil sont très peu inclinés dans l’hémisphère Nord.

La surface éclairée étant plus faible, les températures seront plus élevées.

3) La température varie en fonction de la latitude. En plein jour, les habitants du Tropique (ou de l’équateur) reçoivent plus de rayons du Soleil que ceux situés vers les pôles car les rayons sont de plus en plus inclinés.

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I

1

1

/12 III

1

1 2 3

/8

2

1

2

1 2 3

3

1

3

1 2

4

^{1 2}

IV

1

^{1 2 3 4}

/8

5

1 2 3 4

2

1 2

6

1 2 3

3

1 2

II

1

1

/12

2

1 2

3

^{1 2}

4

1 2

5

1

6

1 2 3 4 Pas de réponse

Pas de réponse

Tropique du Cancer

Equateur

Pas de réponse Cercle polaire

antarctique

Pôle Nord

Pôle Sud

Total : ……. /40

NOTE : ……. /20