Science physisques - exercitation sur les découvertes liées à des éclipses de soleil - correction, Exercices de Chimie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa29 April 2014

Science physisques - exercitation sur les découvertes liées à des éclipses de soleil - correction, Exercices de Chimie Physique

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Science physisques - exercitation sur les découvertes liées à des éclipses de soleil - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Partition lunaire, Ondes crées lors de l’éclipse, Caractéristiques des o...
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Exercice n°2 : DECOUVERTES LIEES A DES ECLIPSES DE SOLEIL

2007 Métropole Exercice n°2 : DÉCOUVERTES LIÉES À DES ÉCLIPSES DE SOLEIL (5 points)

Calculatrice interdite Correction

A. Partition lunaire

1. Ondes crées lors de l’éclipse

1.1. Une onde mécanique progressive est le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu

sans transport de matière. 0,25

1.2. Pour une onde transversale la direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de

propagation de l’onde. 0,25

1.3. Les ondes sonores sont des ondes longitudinales, or les ondes créées par l’éclipse sont des ondes

transversales. Elles ne peuvent pas être sonores. 0,25

2. Caractéristiques des ondes crées

2.1. f = T

1

f = 2

1 1

10 60 6,0 10 

  = 1,710-110-2 = 1,710-3 Hz << 20 Hz 0,5

2.2. Pour qu’il y ait diffraction, il faut que la longueur d’onde soit de l’ordre de grandeur de l’ouverture

entre les deux montagnes.

Calculons cette longueur d’onde,  = v.T , si v est en km.h-1, il faut convertir T en h, alors  en km.

 = 100 60

10 = 1001,710-1 = 17 km > 10 km donc le phénomène de diffraction peut avoir lieu. 0,5

B. Découverte historique d’un nouvel élément chimique

1. Spectre d’énergie

1.1. 0,25

1.2. E = h. = 

ch. 0,5

1.3.1. E(eV) = 1910602,1

)( 

JE 0,25

E= 34 8 26

2 2 2

9 19 28

6,626 10 2,998 10 6,626 2,998 10 6,626 2,998 10 2,105 10 10

589,0 10 1,602 10 589,0 1,602 10 589,0 1,602

  

  

           

      = 2,105 eV

1.3.2. E1 – E0 = –3,034 –(–5,139) = 2,105 eV = E, donc cette émission correspond à la transition du

niveau excité E1 vers le niveau fondamental E0. 0,25

1.4. Transitions vers le niveau fondamental :

E1 – E0 = 2,105 eV

E2 – E0 = –2,959 + 5,139 = 2,180 eV > 2,110 eV, les autres transitions vers le niveau fondamental auront

une énergie plus élevée.

Transitions entre les niveaux E1, E2 … :

La transition de plus grande énergie correspond au passage du niveau E5 vers E1 et correspond à

l’émission d’un photon d’énergie égale à –1,798 + 3,034 = 1,236 eV, valeur plus faible que l’énergie du

photon émis par l’hélium. Toutes les autres transitions auront donc une énergie plus faible.

0,25

E

h

2. Formation de l’hélium dans le Soleil

2.1. Il s’agit de fusions. 0,25

2.2. Deux isotopes ont le même nombre de protons mais un nombre de nucléons différents.

Heet He 42 3

2 sont isotopes. 0,25

2.3. En utilisant les lois de conservation de Soddy :

Conservation du nombre de nucléons : 3 + x = 4 + y équation (1)

Conservation du nombre de charge : 2 + 2 = 2 + y d’où y = 2

Soit en reportant dans l’équation (1), x = 3. 0,5

2.4.1. Les atomes d’hélium 3 et 4 possèdent un numéro atomique Z = 2. Un atome étant neutre

électriquement, ces atomes possèdent deux électrons. Ils ont donc la même configuration électronique.

0,25

2.4.2. Ces deux atomes ayant la même configuration électronique, on peut considérer qu’ils ont le même

diagramme énergétique. Dès lors, on ne pourra pas les distinguer expérimentalement à l’aide du spectre

de P. Janssen et N. Lockyer. 0,5

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