Devoir surveillé physique chimie 1 : 2 bac BIOF

Deuxième Année Baccalauréat Sciences Physiques Option Français Section internationale : Devoir surveillé 1

Chimie: 7pts.

L’eau de javel est un produit chimique d’utilisation courante. C’est un désinfectant très efficace contre les contaminations bactériennes et virales. Durant la conservation de l’eau de javel, les ions hypochlorite ClO ^– contenus dans cette eau se décomposent selon l’équation de réaction :

                                                   2ClO ^–_(aq) ---- > 2Cl^- _(aq)  + O_2(g)  

Dans des conditions expérimentales déterminées, on obtient les courbes de la figure 1 représentant l’évolution de [ClO^- (aq)]=f(t) à deux températures θ₁ et θ₂ .avec V  le volume de la solution étudiée supposée constant et C₀=[ClO^- (aq)]₀ la concentration molaire de ClO^- à t=0s

1-Dresser le tableau d’avancement de la réaction.

2-Monter que la concentration des ions hypochlorite s’écrit sous la forme : 

                                                           

3-Donner la relation mathématique de la vitesse volumique de réaction.

4-Trouver, pour la température θ₁, la vitesse volumique de réaction à l’instant t=0 exprimée en : mol.L^-1.semaine^-1 .

5- Définir le temps de demi-réaction.

6- Montrer que la concentration molaire des ions hypochlorite à l’instant t = t _½ est C₀/2  .déduire alors graphiquement t _½   pour l’expérience réalisée à la température θ_{2 .}

7-Comparer θ₁ et θ₂  en justifiant la réponse.

PHYSIQUE: 13 pts

Exercice 1 : détermination de la célécrité d’une onde ultrasonore dans l’air.

On se propose de déterminer la célérité d'une onde ultrasonore dans l'air à partir de la mesure de la longueur d'onde λ. d'un signal émis par la sonde d'un échographe de fréquence N =40 kHz . Pour cela, on utilise un émetteur E produisant une onde périodique sinusoïdale de même fréquence que celle de la sonde.

Les récepteurs R1 et R2 sont à égales distances de l'émetteur E. Lorsqu'on éloigne le récepteur R2 d'une distance d  (Figure 1), les deux sinusoïdes visualisées sur l'oscilloscope se décalent. Les deux courbes sont en phase à chaque fois que la distance d entre R1et R2 est un multiple entier n de λ.

1-Définir la longueur d'onde.

2-Choisir la réponse juste parmi les propositions suivantes :

        a- Les ultrasons sont des ondes transportant la matière.

        b- Les ultrasons sont des ondes mécaniques.

        c- Les ultrasons se propagent avec la même vitesse dans tous les milieux.

        d-Le domaine de la longueur d'onde des ondes ultrasonores est: 400nm ≤ λ ≤800nm .

3-Dans l'expérience réalisée, on relève pour n =12, la distance d=10,2 cm. Déterminer la célérité de l'onde dans l'air.

Application : l’échographie.

La sonde échographique utilisée est à la fois un émetteur et un récepteur. Lorsque les ondes se propagent dans le corps humain, elles sont en partie réfléchies par les parois séparant deux milieux différents. La partie réfléchie de l'onde est reçue par la sonde puis analysée par un système informatique. La figure 2 représente le schéma du dispositif permettant l'échographie d'un fœtus. Lors de l'examen, une salve d'ondes est émise par l'émetteur de la sonde à la date t=0. L'onde est réfléchie au point M₁ et au point M2 La sonde reçoit la première onde réfléchie à la date

t₁= 80 µs et la deuxième à la date t₂ = 130µs.Trouver l’épaisseur l2 du fœtus.

On admet que la vitesse des ondes ultrasonores dans le corps humain est Vc=1540m.s^-1

Exercice 2 :

Partie 1 :

Pour déterminer la largeur a d’une fente d’un diaphragme, on utilise la lumière rouge monochromatique émise par le laser hélium-néon de longueur d’onde  λ=633nm. Pour cela, on réalise l’expérience schématisée sur la figure1.

On éclaire la fente de largueur a par le faisceau laser et on observe des taches lumineuses sur un écran

placé à une distance D de la fente. Ces taches sont séparées par des zones sombres. La largeur de la

tache centrale est l .

 1- Nommer l’expérience. En déduire la nature de la lumière mise en évidence.

2 -Donner l’écart angulaire θ en fonction de λ et a .

3 -Dans le cas des petits angles, établir l’expression de la largeur a en fonction de D, et λ .

4-Pour une distance D=1,5m on mesure la largeur de la tache centrale et on trouve λ =3,4cm.Calculer a.

5- On modifie la distance entre la fente et l’écran en prenant D'  =3m. Calculer la valeur de l’écart angulaire et celle de la largeur de la tache centrale.

Partie 2 :

Un rayon lumineux monochromatique de longueur d’onde dans le vide  λ₀ = 633nm arrive sous incidence normale sur la face d’un prisme d’angle A = 30° et d’indice  n = 1,52 (figure 2).

2-1) Tracer le trajet du rayon lumineux.

2.2) Montrer que : A = r’ et D = i’ – A. Calculer la valeur numérique d’angle de déviation.

3.1) Calculer la fréquence de la radiation monochromatique .la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est c₀=3 .10⁸m/s .

3.2) Calculer la vitesse de la radiation monochromatique dans le prisme .

4) On remplace la radiation monochromatique par une lumière blanche, quel phénomène observe-t-on?

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