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CORRIGE des EXERCICES Module 1 : Constitution de la matière (Partie 1) Masse, volume, densité et masse volumique

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Academic year: 2022

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(1)

CORRIGE des EXERCICES – Module 1 : Constitution de la matière (Partie 1) Masse, volume, densité et masse volumique

La masse volumique

Exercice n°12

12 :A masses égales, si le volume de glace est plus important que le volume de l'eau liquide alors cela signifie que la masse volumique de la glace est plus faible que celle de l'eau liquide, car :

mv = m / V

et V est au dénominateur, donc si : V(glace) > V(eau liquide) avec : m qui reste le même, alors

mv(glace) < mv(eau liquide)

et donc on a bien la glace moins dense que l'eau !

Exercice n°13

13 : Dans cet exercice, on va utiliser la proportionnalité :

Si : 100 mL équivaut à 85 g de sucre, alors : ? mL ... à 170 g de sucre soit : V = 100 * 170 / 85 = 200 mL = 2 verres Si : 100 mL équivaut à 50 g de farine, alors : ? mL ... à 150 g de farine soit : V = 100 * 150 / 50 = 300 mL = 3 verres

Si : 100 mL équivaut à 50 g de sel,

Exercice n°14

alors : ? mL ... à 500 g de sel

soit : V = 100 * 500 / 50 = 1000 mL = 10 verres 14 : Le tableau nous dit qu' 1 m3 de platane pèse moins qu'1 m3 de pin, donc si on multiplie les 2 masses respectives par 3, on trouvera toujours que 3 m3 de platane pèsent moins que 3 m3 de pin (le platane est moins dense que le pin !)

(2)

Exercice n°15 (QCM) Exercice n°16 (QCM)

QCM 16

34 : a) car il y a proportionnalité entre m et V.

35 : a), idem, car il y a proportionnalité entre

les 2

QCM 15

7 : mv = m / V = 7,80 / 1,1 = 7,1 g/mL, donc réponse c)

8 : l'eau de mer est plus dense que l'eau pure liquide, donc une même masse d'eau de mer que d'eau pure liquide, occupera un volume moins grand, donc réponse c)

La masse volumique (pour aller un peu plus loin)

Exercice n°17

On calcule d'abord le volume du glaçon : V = a * a * a (on n'oublie pas la formule avant de faire vraiment le calcul !)

= 2 * 2 * 2 = 8 cm3 Puis :

mv = m / V = 7,3 / 8 = 0,9125 g/cm3.

Exercice n°18

On calcule sa masse volumique : mv = m / V = 395 / 500 = 0,79 g/mL.

Et en convertissant : 790 g/L, donc c'est de l'alcool.

(3)

Exercice n°19 Exercice n°20

20 :

1) m(lait) = m(bidon plein) – m(bidon vide) = 8,0 – 2,9 = 5,1 kg de lait dans le bidon.

2) mv = m / V = 5,1 / 5,0 = 1,02 kg/L

3) 1030 g/L = 1,03 kg/L (car 1030 g = 1,03 kg) 4) On a alors : mv(lait testé) < mv(lait reférence)

5) Imaginons qu'on prenne 1L de lait de

référence (donc m = 1,03 kg de lait) et qu'on lui ajoute, par exemple (on choisit !) 0,2 L d'eau (donc de masse m = 0,2 kg), alors la masse volumique du nouveau mélange est de :

mv = m / V = 1,23 / 1,2 = 1,025 kg/L Donc on constate qu'ajouter de l'eau, de mv

19 : inférieure à celle du lait de référence, a pour effet Si Osiris pèse moins que Jupiter de faire baisser la mv du mélange, donc OUI, le et qu'en même temps, Jupiter est plus lait testé peut avoir été coupé avec de l'eau car sa petite qu'Osiris, alors cela signifie que mv est inférieure à celle du lait de référence jupiter concentre une masse plus grande (Autre hypothèse : le lait testé contient moins de dans un volume plus petit, donc Jupiter matières grasses ...).

est plus dense qu'Osiris !

Et comme Jupiter est déjà une planète gazeuse, Osiris, l'est aussi forcément !

(4)

Exercice n°21

1) a) On plonge un caillou dans Vi = 134 mL d'eau dans une éprouvette graduée, ce qui fait monter le volume jusqu'à :

Vf = 215 mL, le volume du caillou est de : Vc = Vf – Vi = 215 – 134 = 81 mL b) On pèse le caillou avec une balance et

mc = 202,5 g.

2) mv = m / V = 202,5 / 81 = 2,5 g/mL

Exercice n°22

(5)

1) mv = m / V = 650 / 1000 = 0,650 g/mL pour le sorbet industriel.

2) Comme mv(eau) = 1000 g/L, cela signifie qu'1L d'eau pèse 1000 g = 1 kg d'eau.

3) Dans la liste des ingrédients, on a :

mtotale = meau + msucre + mjus citron + mzestes (on peut négliger les zestes !) = 1 + 1 + 0,75 ~ 2,75 kg

4) On lit aussi, dans le Doc.1 que ces ingrédients correspondent à V = 2,3 L, donc : mv = m / V = 2,75 / 2,3 = 1,20 kg/L (mais aussi, en convertissant : 1,20 g/mL).

5) On a donc, immédiatement : mv(sorbet industriel) < mv(sorbet artisanal) !

6) Comme on l'a vu dans l'exercice n°20, si on ajoute une substance (de l'air, ici) qui a une faible mv devant celle du sorbet, alors la mv du mélange aura aussi une mv plus faible que le sorbet non foisonné (sans air), donc comme, d'après la question précédente, le sorbet industriel a une mv bien inférieure à celle de l'artisanal, alors OUI, il a été sans doute foisonné.

Détermination de masses et volumes Exercice n°39

a) V1 est le volume initial de l'eau seule dans l'éprouvette graduée. V2 est le volume final correspondant au volume de l'eau + celui du caillou complètement plongé dans l'eau.

b) V = Vf – Vi = 68 – 58 = 10 mL

c) Non, car le liège n'est pas assez dense pour couler et être totalement immergé, donc le volume du bouchon ne serait pas totalement inclus dans le volume final montré par l'éprouvette !

Exercice n°41

Eprouvette 1 :

a) On compte 10 graduations entre 30 et 40, soit : 10 mL / 10 graduations = 1 mL/grad.

b) le niveau indique (au niveau le plus bas du ménisque !) : 30 + 3 grad. = 33 mL Eprouvette 2 :

a) On compte 10 graduations entre 40 et 60, soit : 20 mL / 10 graduations = 2 mL/grad.

b) le niveau indique : 20 + 3 grad. = 20 + 3*2 = 26 mL Eprouvette 3 :

a) On compte 5 graduations entre 100 et 150, soit : 50 mL / 5 graduations = 10 mL/grad.

(6)

Exercice n°44

a) 1 – c 2 – b 3 – d 4 – a b) 1 – c 2 – d 3 – b 4 – a

Exercice n°46

a) On lit sur la balance : mH = 90,0 g b) mv = m / V = 90,0 / 100 = 0,900 g/mL Et comme l'eau a une mv = 1 kg/L = 1 g/mL alors :

mvH < mv(eau)

et donc : l'huile est donc moins dense que l'eau.

On aurait pu répondre par la ruse et sans calcul : comme on sait que l'huile "flotte" sur l'eau, c'est qu'elle est forcément moins dense ...

Exercice n°47

a) mAl = 100,4 g et mFe = 100,6 g, donc une masse très voisine. Le plus volumineux est, en revanche, très clairement l'aluminium, qui, ayant la même base (le même diamètre), est plus long ...

b) Comme : mv = m / V, si m reste la même, mais que : VAl > VFe

alors : mv(Al) < mv(Fe)

(7)

Exercice n°49

a) Réponse de Tom correcte mais il a oublié de comptabiliser la masse de la bouteille en plastique seule, donc :

mbouteille = 1,5 + 0,030 = 1,53 kg.

b) Tom a faux : 0,5 L d'eau équivaut à 0,5 kg = 500 g, donc il faut enlever 500 à 520 = 20 g pour la bouteille seule !

Exercice n°50

a) Adrien mesure 10 mL pour 40 billes, donc : V(1 bille/Adrien) = 10 / 40 = 0,25 mL par bille.

b) Chloé immerge en revanche les billes pour obtenir un volume final Vf = 28 mL, alors qu'elle a mis : Vi = 20 mL, soit le volume des billes est de : V(billes) = Vf – Vi

= 28 – 20 = 8 mL donc :

V(1 bille/Chloé) = 8 / 40 = 0,20 mL par bille.

c) C'est la méthode de Chloé qui est correcte, car le volume de 10 mL mesuré par Adrien compte aussi le volume d'air qui est entre les billes, donc il mesure en fait un volume trop grand (en effet 10 mL > 8 mL par la méthode d'immersion, de Chloé, car alors, l'air est chassé par l'eau !)

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