Devoir surveillé n 1 semestre n 2 Niveau : 1BAC science Physique et chimie Durée :2 Heures

Page 1 Pts

1 1 1 1 1 1

On réalise le circuit électrique suivant.

 Le générateur maintient entre ses bornes une tension constante UPN = 12 V.

 L’ampèremètre indique I = 0,5 A.

 Le voltmètre indique U₁ = 6 V.

1- Qu'est-ce que un récepteur électrique 2- Déterminer les puissances électriques :

2-1- P fournit par le générateur au reste du circuit 2-2- P₁ reçue par la lampe.

3- Le moteur porte les indications suivantes : (6 V ; 3 W).

3-1- Que signifient ces indications.

3-2- Montrer que le moteur fonctionne dans des conditions optimales.

4- La puissance mécanique du moteur est Pméc = 2 W.

Déterminer la puissance dissipée par effet joule dans le moteur.

Pts

1

1 1

1 1 1

On dispose d’un circuit électrique comprenant, un générateur de tension (E=12 V, r = 1 Ω), un

conducteur ohmique de résistance R= 10 Ω et un électrolyseur de force contre électromotrice E’ et de résistance interne r’=5 Ω.

L’ensemble des dipôles est en série.

1- Schématiser le circuit en y incluant un ampèremètre de résistance négligeable mesurant l’intensité qui traverse le conducteur ohmique et un voltmètre qui mesure la tension aux bornes de l’électrolyseur.

2- L’intensité ne varie pas au cours de l’expérience et a une valeur de I=500 mA pour une durée de fonctionnement de 12 minutes.

2-1- Montrer que la force contre électromotrice de l’électrolyseur est E’=4V.

2-2- Calculer Ee l’énergie consommée par le moteur.

3- On a changé le conducteur ohmique par un nouveau conducteur ohmique de résistance R’.

On a maintenant une intensité de I’=400mA A qui traverse ce circuit.

3-1- Calculer la nouvelle résistance du nouveau conducteur ohmique

3-2- Calculer EJ l'énergie dissipée par effet Joule dans le circuit pour une durée de fonctionnement de 12 minutes.

3-3- Calculer  le rendement global de ce circuit.

Données

 Conductivité molaire ionique à 25 °C : λ_Na⁺ =50,1.10^-4 S.m².mol^-1 ; λ_Cl^-= 76,3. 10^-4 S.m².mol^-1

 La masse molaire du chlorure de sodium est : M(NaCl) = 58,5 g.mol^-1 .

 Le fabricant du sérum indique une concentration massique : C m = 9,0 g.L^-1 (à ± 5% près)

La présentation, le soin et la rédaction seront pris en compte pour un point dans la notation.

Tout calcul doit être précédé de la formule utilisée.

قيفوتلا يلو الله

Devoir surveillé n°1 semestre n° 2 Niveau : 1BAC science Physique et chimie

Durée :2 Heures

Année scolaire 2018/2019

Exercice 1

Exercice 2

Exercice 3

Page 2 Pts

0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

0,75 0,75 0,75

1

Dans un bécher contenant une cellule conductimétrique, on verse successivement différentes solutions de chlorure de sodium, de concentration molaire apportée C variant de 1,00 mmol.L^-1 à 10,0 mmol.L^-1 . Toutes ces solutions sont à la même température θ = 25 °C. On applique entre les électrodes de la cellule une tension sinusoïdale de valeur efficace U = 1,50 V.

On mesure pour chaque solution l'intensité efficace I du courant électrique qui traverse la cellule.

1- Pour la solution (S4) de concentration C4, on mesure la conductance on trouve G4=0,0035S

1-1- Sachant que la constante de la cellule conductimétrique 𝑘 =^𝑆_𝑙 = 0,01𝑚 , calculer la conductivité de la solution (S₄)

1-2- Exprimer la conductivité de la solution (S4) en fonction λNa⁺ , λCl^- et la concentration C4. 1-3- Calculer concentration C4 de la solution (S4) en mol/L.

2- A l’aide des mesures réalisées, on réalise le graphe G = f (C) (ci-dessous).

2-1- À quelles conditions la fonction G = f(C) est-elle une droite ?

2-2- On utilise maintenant une solution de sérum physiologique injectable diluée 25 fois, dont on veut connaître la concentration. On mesure (toujours pour une tension efficace de 1,50 V et une température de 25°C) une intensité de courant I1 = 8,25 mA.

2-2-1- Quelle est la valeur de la conductance G1 correspondant à l'intensité I1 ?

2-2-2- Déduire graphiquement la valeur de la concentration C₁ de la solution de sérum physiologique diluée.

2-2-3- Quelle est, en réalité, la concentration C de la solution de sérum injectable ?

2-2-4- En déduire la concentration massique (ou titre massique Cm) du sérum injectable. L’indication de l’étiquette est-elle vérifiée ?

Page 3

Projet de construction Devoir surveillé n° 1 semestre 2

Les axes Questions

Pourcentage de l’importance des

connaissances 60%

Pourcentage de l’importance des compétences en % Situations similaires aux

situations d'apprentissage 20%

Situations de La synthèse

20%

N° pts pts pts

PHYSIQUE Exercice 1

(6pts)

1- 1pt - -

65%

2-1- 1pt - -

2-2- 1pt - -

3-1- 1pt - -

3-2- - - 1pt

4 1pt - -

PHYSIQUE Exercice 2

(6pts)

1- 1pt - -

2-1- - - 1pt

2-2- 1pt - -

3-1- - 1pt -

3-2- - 1pt -

3-3- 1pt - -

CHIMIE Exercice 1

(7pts)

1-1- 0,75pt - -

35%

1-2- 0,75pt -

1-3- 0,75pt - -

2-1- 0,75pt - -

2-2-1- 0,75pt -

2-2-2- 0,75pt -

2-1-3- - - 0,75pt

2-1-4- - - 1pt

Page 4

Éléments de réponse

Les axes Questions Éléments de réponse Barème Connaissances et

compétences ciblée

PHYSIQUE Exercice 1

(6pts)

1-

Un récepteur électrique est un dipôle qui convertit de l'énergie électrique reçue en un autre type d'énergie (mécanique, thermique, etc)

1

- Montrer comment se transforme l’énergie dans un circuit électrique

- Utiliser le principe de conservation de l’énergie pour faire un bilan qualitatif au niveau d’un récepteur.

- Réaliser un circuit d’après un schéma conventionnel et dessiner le schéma d’un circuit réalisé.

- Savoir que l’effet Joule est un effet thermique associé au passage du courant dans un conducteur.

- Représenter sur un schéma une tension par une flèche.

- Savoir que, dans un circuit où il n’y a qu’un générateur, le potentiel électrique est une grandeur qui décroît de la borne positive vers la borne négative.

- Savoir que la grandeur

“puissance électrique” permet d’évaluer la rapidité d’un transfert d’énergie.

2-1- P=UPN.I=12.0,5=6W

0,5 0,25 0,25 2-2- P=U₁.I=6.0,5=6W

0,5 0,25 0,25 3-1- 6V la tension nominale

3W la puissance nominale

0,5 0,5

3-2-

D’après la loi d’additivité de tension UMoteur= UPN- U1 =12-6=6V

La puissance de moteur Pm= UMoteur .I=6.0,5=6W

0,5 0,25 0,25 4-

Conservation d’énergie Pm= Pméc+ Pj

Pj = Pm - Pméc =6-2=4W

0,5 0,25 0,25

PHYSIQUE Exercice 2

(6pts)

1

0,25 0,25 0,25 0,25

2-1-

Loi de Pouillet I=_{𝑅+𝑟+𝑟′}^{𝐸−𝐸′}

E’=E-(R+r+r’).I=12-(10+5+1).500.10^-3 E’=4V

0,25 0,25 0,25 0,25 2-2-

E_e=(E’+r.I).I.t

Ee=(4+5. 500.10^-3) 500.10^-3.12.60

=2340J

0,5 0,25 0,25

3-1-

Loi de Pouillet I=_{𝑅+𝑟+𝑟′}^{𝐸−𝐸′}

R=^{𝐸−𝐸′}_𝐼 − 𝑟 − 𝑟′

R= ¹²⁻⁴

400.10⁻³− 1 − 5=14

0,5 0,25 0,25

3-2-

E_j=(R+r+r’).I.t

E_j=(14+1+5). 400.10⁻³. 12.60

=5760J

0,75 0,25

3-3- =^𝐸_𝐸^𝑢

𝑔. 100=^𝐸′_𝐸 . 100=₁₂⁴ . 100=33,33% 0,75 0,25

Page 5 CHIMIE

Exercice 1 (7pts)

1-1- G=k. donc  = G/k=0,0035/0,01

=0,35S.m^-1

0,25 0,25 0,25

- Savoir que la présence d’ions est nécessaire pour assurer le caractère conducteur d’une solution.

- Relation entre résistance et conductance. Connaître les grandeurs d’influence (S, L, c).

- Relation entre la

conductance mesurée et la conductivité d’une solution électrolytique.

- Réaliser une gamme de solutions de différentes concentrations à partir d’une solution mère et tracer la courbe d’étalonnage G = f(c).

- Exploiter cette courbe pour déterminer la concentration inconnue d’une solution.

- Utiliser la relation qui existe entre la conductivité d’une solution ionique peu

concentrée, les conductivités molaires ioniques des ions présents et leurs

concentrations molaires.

1-2-

=λNa⁺ [Na⁺]+ λCl -[Cl^-] avec [Na⁺]=[Cl^-] =C4

= ( λNa⁺ + λCl-

).C4

0,25 0,25 0,25 1-3- C4=_λ ^

Na+ + λ_Cl−=_50,1.10−4^0,35_{+ 76,3.10−4}

=27,69mol/m³ = 27,69.10^-3mol/L

0,5 0,25 2-1- Si les concentrations sont inférieures à

10^-2 mol.L^-1 G et C sont proportionnels 0,75 2-2-1- G1 = I/ U = 8,25 /1,50 = 5,50.10^-3S. 0,5

0,25 2-2-2- Sur le graphique C₁ = 6,3.10^-3 mol.L^-1 0,75

2-2-3-

c. la solution commerciale a été diluée 25 fois

C = 25×C1 = 25 × 6,3.10^-3 C = 1,58.10^-1 mol.L^-1

0,5 0,25

2-2-4-

C_m = C × M(NaCl) = 1,58.10^-1 × 58,5 Cm = 9,24 g.L^-1.

L’indication donne

8,55 g.L^-1 < C < 9,45 g.L^-1 donc c’est bon.

0,5 0,5