Chimie – travaux pratiques sur l’énergie - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation
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Melissa_s24 April 2014

Chimie – travaux pratiques sur l’énergie - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation

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Chimie – travaux pratiques sur l’énergie - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: À propos des courbes, A propos des énergies.
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QROC extrait du Bac Asie 2003 : A propos de l’énergie

Asie 2003 QROC: A propos de l’énergie (5,5 pts) CORRECTION1. À propos des courbes

commutateur en position 2

La courbe 1 visualisée est :

a. La tension aux bornes du condensateur

VRAI car uC est maximale et égale à E

lorsque le condensateur est chargé à t = 0 s.

b. la tension aux bornes du conducteur ohmique

FAUX

La flèche uR et la flèche i sont opposées :

convention récepteur pour la résistance,

uR = R.i

La flèche i et la flèche uC sont dans le même sens :

convention générateur pour le condensateur,

i =  dq

dt et q = C.uC soit uR = – R.C.

dt

duC

or à t = 0 s , on a dt

duC = 0 donc uR = 0 V

c. la tension aux bornes de la bobine

FAUX: Les branchements réalisés permettent de mesurer uAM = uL + uR ou bien uAM = uC ou

encore uBM = uR. On ne peut donc pas obtenir directement uL.

La courbe 2 visualisée est :

d. la tension aux bornes de la bobine

FAUX: Les branchements réalisés permettent de mesurer uBM = uL + uR ou bien uAM = uC ou

encore uBM = uR. On ne peut donc pas obtenir directement uL.

e. la tension aux bornes du conducteur ohmique

VRAI car uR = R.i soit uR = – R.C. dt

duC or à t = 0 s , on a dt

duC = 0 donc uR = 0 V

2. A propos des énergies

A l'instant initial le circuit RLC a emmagasiné une énergie E1 de :

à t = 0 s on a uC = E donc E1 = 2.. 2

1 EC = 0,5 1,0.10–6(4,0)² = 8,0.10–6 J

donc seule la proposition b est VRAIE.

3. Lorsque les deux courbes se coupent pour la première fois, la valeur de l’intensité du courant vaut :

D'après la courbe 2, à cet instant uR = 1,7 V or i = 210.0,4

7,1 

R

uR = 4,25 mA = 4 mA

Aux erreurs de lecture de uR près, la proposition c est VRAIE.

4. Lorsque les deux courbes se coupent pour la première fois, la somme des énergies emmagasinée dans

la bobine et dans le condensateur notée E2 est :

E2 = 2

1 .C.uC2 +

2

1 L.i² avec uC = 1,7 V et i = 4,2 mA = 4,2.10–3 A

E2 = 0,5  1,0.10–6(1,7)² + 0,50,40(4,2.10–3)²

E2 = 5,0.10–6 J

La proposition b est la seule proposition VRAIE.

tangente à uC(t) en t = 0s

de coef. directeur = duC/dt

A

1 2

R

M

B L

C

E = 4,0 V i

uR

i

uC

uL

5. Lorsque les deux courbes se coupent pour la première fois, l’énergie qui a été dissipée dans la

résistance vaut :

Initialement E1 = 8,0.10–6 J

quand les courbes se coupent E2 = 5,0.10–6 J

L'énergie dissipée dans la résistance vaut Edissip = E1 – E2 = 3,0.10–6 J

donc la proposition a est VRAIE.

Question 2

1. La courbe correspondant à l’énergie cinétique est représentée en trait plein:

Le solide est lâché sans vitesse initiale, donc à t = 0 s EC = 0. Ceci correspond à la courbe en pointillés.

La proposition est FAUSSE.

2. L’expression de l’énergie mécanique du système est donnée par l’expression : 20 2

1 kxEm

Em = EC + EPélastique à t = 0s, EC = 0 et le solide a pour abscisse x0.

Toute son énergie est sous forme d'énergie potentielle élastique. 20 2

1 kxEm  Proposition VRAIE.

3. L’allure des courbes permet d’affirmer qu’il n’y a pas de frottements.

A chaque instant EC + EP = Cte = Em, l'énergie mécanique se conserve, donc Proposition VRAIE.

Question 3 :

1. Qr,i = ²][

][

)(

2 )(

iaq

iaq

Ag

Cu

= )²10,0(

50,0 = 50 attention aux coefficients stœchiométriques

Qr,i << K. Seule la proposition a est VRAIE.

2. Qr= ]²[

][

)(

2 )(

aq

aq

Ag

Cu Au cours de la transformation Cu2+ se forme, le numérateur de Qr augmente

et Ag+ est consommé, le dénominateur de Qr diminue.

Donc Qr augmente (et tend vers Qr,éq = K). Proposition a VRAIE.

3. Au pôle négatif de la pile des électrons sont libérés.

Il s'y produit une réaction d'oxydation: Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e–.

Le pôle négatif est donc l'électrode de cuivre. Proposition b VRAIE.

Question 4 :

1. Wél = E.I.t = 2,0320.10–3103600 = 2,3.104 J. Proposition c VRAIE.

2. Q = ne- . F = I.t

ne- = .I t

F

 =

4

3

10.65,9

36001010.320  = 0,12 mol. Proposition a VRAIE.

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