Correction Spé Physique Chimie - Bac S 2017 Pondichéry

Correction Spé Physique Chimie - Bac S 2017 Pondichéry

Notre professeur a rédigé pour vous le corrigé de Spé Physique Chimie du Bac S de Pondichéry 2017.
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Vous trouverez ici la correction des 3 exercices de l'épreuve de Physique Chimie : les deux exercices communs sur le saut spectaculaire au dessus du canal de Corinthe, le smartphone en TP de Physique-Chimie, et l'exercice de Spécialité sur les éponges à hydrogène.

Téléchargez gratuitement ci-dessous le corrigé de Spécialité Physique Chimie du Bac S 2017 de Pondichéry !

Correction Spé Physique Chimie - Bac S 2017 Pondichéry

Le contenu du document

 

 

EXERCICE I - SAUT SPECTACULAIRE AU-DESSUS DU CANAL DE CORINTHE

1. Pertinence de l’hypothèse d’une chute libre faite par les élèves

1.1. Système : Maddison et sa moto 

Référentiel : Terrestre supposé galiléen

Bilan des forces : on suppose qu’il y a une seule force, le Poids P

Application de la deuxième loi de Newton :

Par projection sur l’axe Ox, on obtient : ax=0

Donc, la vitesse suivant l'axe Ox est : Vx=Constante C

Ainsi, on déduit que la vitesse de Maddison et sa moto par rapport à l’axe Ox est constante et donc le mouvement est uniforme suivant l’axe Ox.

 

1.2. Comme précisé dans l’énoncé, les photos sont prises à intervalles de temps identiques et donc le temps entre 2 photos successives est le même. Ainsi, il suffit de mesurer plusieurs distances entre des photos successives.

On déduit que, pour un intervalle de temps identique, la distance entre deux photos successives est la même sur l’extrait de la chronophotographie.

Or, on sait que la vitesse suivant l’axe Ox est le rapport entre la distance et le temps. On en déduit que la vitesse est constante suivant l’axe Ox et donc le mouvement est uniforme, ce qui valide le modèle de chute proposé.

 

2. Vérification de la valeur de la vitesse initiale

2.1. Il faudrait tout d’abord calculer la vitesse moyenne (Vx) :

Ensuite, on calcule

Donc

 

2.2.

Cette valeur de vitesse appartient à l’intervalle de la vitesse moyenne par rapport à l’axe Ox et donc, la valeur de V0 est vérifiée.

 

3. Vérification de la hauteur du saut

3.1. D’après le graphique Vy(t) en fonction du temps, on constate que la valeur de la vitesse diminue, s’annule puis elle augmente et donc, on déduit que cette vitesse n’est pas constante et donc le mouvement est uniformément varié.

 

3.2. A Vy = 0, la position particulière de Maddison et sa moto est le sommet de la trajectoire. A cette date, la vitesse est égale à celle de la vitesse par rapport à l’axe Ox puisque Vy = 0

Donc, la vitesse est :

3.3. L’énergie mécanique Em est la somme des énergies cinétique Ec et potentielle Epp :

3.4. Etant donné qu’en est dans un cas de chute libre, sans frottement, l’énergie mécanique se conserve et donc l’énergie mécanique à t = 0 s et l’énergie mécanique au sommet Em(au sommet) sont les mêmes.

3.5. Calculons la hauteur totale au sommet S par rapport au niveau de l’eau :

H = 79 + 5,7 + 19,7 = 104,4 m > 95 m. Et donc, l’information est confirmée. Lors de son vol, Maddison a dépassé les 95 m au-dessus de l’eau.

 

EXERCICE II - UN SMARTPHONE EN TP DE PHYSIQUE-CHIMIE

1. Étude de la constitution de l’écran

1.1. Le phénomène mis en jeu est la diffraction de la lumière.

 

1.2. D’après la photographie, la distance entre deux pixels est p = 13 mm

 

1.3. Pour répondre à cette question, il faudrait tout d’abord calculer le paramètre i.

Ainsi :

Puis on calcule le nombre de pixels par pouce (2,54 cm), on obtient :

Nombre de pixels par pouce = 2,54.10-2 / 83,10-6 =306 ppp

Et donc, le résultat est cohérent avec les données fournies par le fabriquant avec 306 ppp (pixels par pouce).

 

2. Étude de la transmission Bluetooth®

2.1. La taille de la vidéo =

 

2.2. La fréquence du Bluetooth est f = 2,4 GHz = 2,4.109 Hz

On sait que f = c/λ

D’après le spectre électromagnétique donné dans l’énoncé, les ondes émises par le Smartphone lors du transfert Bluetooth appartiennent au domaine des ondes Radio.

 

2.3. Pour déterminer la durée de transfert de la vidéo compressée, il faudrait convertir sa valeur de Mo en Mbits. 

Et donc, 9,1 Mo = 9,1×8 = 72,8 Mbits. 

La durée du transfert est t = 72,8/24 ≅ 3 secondes

 

3. Utilisation de la vidéo pour l’étude des oscillations du pendule

3.1. Par analyse dimensionnelle, la bonne réponse est le b)  puisque c’est la seule expression qui ramène à des secondes.


3.2. Entre l’image 16 et l’image 50 il y a eu une oscillation complète et donc une période T.

Il y a donc 36 photos au total. Sachant que Smartphone film 30 image par seconde, la durée d’une image est donc égale à  1/30 s.

Ainsi, T = 34×(1/30) = 34/30 s

Sachant que :

4. Dosage d’une solution colorée

4.1. La solution n°3 est une solution diluée de la solution n°1 avec un facteur de dilution de 5. Il faudrait prélever 2 mL de la solution n°1 et le compléter avec de l’eau à 10mL 

La verrerie est :

- Pipette jaugée de 2 mL

- Fiole jaugée de 10 mL

Protocole expérimentale :

On prélève 2 mL de la solution n°1 à l’aide d’une pipette jaugée de 2mL et on le verse dans un erlenmeyer de 10 mL. On complète avec de l’eau distillé à 2/3 du volume de l’erlenmeyer puis on agite. On complète ensuite avec l’eau distillée jusqu’au trait de jauge et on agite.

 

4.2. Un sous-pixel correspond à 8 bits. En codage binaire on obtient 23 = 256 valeurs possibles. Sachant que le 0 est compté comme une valeur et donc un sous-pixel peut avoir des valeurs entre 0 et 255.

 

4.3. D’après le spectre d’absorption de la solution du permanganate de potassium, son maximum d’absorption est dans la zone du couleur verte. Sachant qu’on cherche à quantifier le permanganate de potassium et donc il faudra choisir la zone où il absorbe au maximum. Ainsi, on choisira le sous-pixel vert.

 

4.4. Pour savoir si le fabricant a changé la teneur en permanganate de potassium de son antiseptique, il faudrait déterminer la concentration massique du permanganate de potassium dans l’antiseptique neuf.

On calcul Aoctet pour l’antiseptique neuf, on obtient :

Aoctet = log (194/172) = 0,052 

Puis on trace Aoctet en fonction de la concentration C : on obtient une droite (régression linéaire)

Ainsi, on obtient : CA = 3,1.10-5 mol.L-1.

Calculons la concentration massique  Cm :

Cm = CA × M = 3,1.10-5 × 158 ≈ 5.10-3 g.L-1 ≈ 5 mg.L-1.

Donc pour 100 mL de solution, il y a 0,5 mg de permanganate de potassium.

Cette valeur est différente de celle donnée dans le texte et donc, Oui, le fabriquant a changé la teneur en permanganate de potassium.

 

EXERCICE III - LES « EPONGES » A HYDROGENE, UNE REVOLUTION ?

Questions préliminaires

1. A l’anode (-) il y a l’oxydation : 

A la cathode (+), il y a la réduction : 

Par addition de 2 demi-équations, l’équation globale de la réaction est la suivante :

 

2. Oui, les signes des pôles de la pile à combustible PEFMC indiqués sur le schéma du document 2 sont corrects :

- Le pôle (-) est du côté de l’hydrogène, c’est l’anode (oxydation de l’hydrogène en ions H+)

- Le pôle (+) est du côté de l’oxygène, c’est la cathode (réduction de l’oxygène en Eau)

 

Problème :

D’après le document 2 on déduit le dihydrogène doit être libéré de galette avec une pression de 0,3 MPa.

En utilisant le graphique 2 du document 3 on peut déterminer la température correspondant à cette pression de 0,3 MPa. Ainsi, la température à choisir est de 320 °C.

Ensuite, le graphique 1 du document 3 nous permet de calculer le % de dihydrogène libéré à cette température de 320 °C : %m(H2) = 0,546 + (0,0165×320) = 5,826 %.

Pour calculer la masse de galette nécessaire pour une autonomie de 10h, il faudrait calculer la masse de dihydrogène m(H2) nécessaire pour cette même autonomie :

Calcul de m(H2) nécessaire pour une autonomie de 10h :

Or, d’après la demi-équation : 

Donc : 

Calcul de la masse totale en galettes :

On sait que : %m(H2) = 5,826 %.

Or :

Donc, le nombre de galette est = 1281/760 ≈ 2 galettes d’hydrure de magnésium.

L’intérêt d’une telle technologie réside dans la réduction du poids des batteries. Ainsi, le poids du véhicule est également réduit et par conséquence, une amélioration de l’autonomie.

Fin de l'extrait

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