Exercices de chimie sur Michael Faraday - correction, Exercices de Chimie Appliquée
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Melissa_s24 April 2014

Exercices de chimie sur Michael Faraday - correction, Exercices de Chimie Appliquée

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Exercices de chimie appliquée sur Michael Faraday - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: le chimiste, le physicien, Inductance de la bobine.
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Exercice II. Michael Faraday 6,5 pts

Asie 2008 EXERCICE II. MICHAEL FARADAY (1791 – 1867) (6,5 points)

Correction

Première partie : le chimiste.

1. Cu2+(aq) + 2 e– = Cu(s) Il s’agit d’une réduction.

2. Une réduction se produit à la cathode. Cette électrode est reliée au pôle de signe – du générateur qui

fournit les électrons nécessaires à la réduction.

3. D’après la demi-équation de réduction, 2

en = nCu.

4. Quantité d’électricité ayant circulé pendant la durée t : Q = I.t et Q = ne.NA.e

donc I.t = ne.NA.e

ne = A

I.Δt

N .e

5. D’après 3. nCu = A

I.Δt

2N .e . L’affirmation « la quantité de matière produite à une électrode est

proportionnelle à l’intensité du courant qui traverse l’électrolyte » est vraie : nCu = k.I avec k = A

Δt

2N .e .

6. nCu = Cu

Cu

m

M , donc mCu = nCu.MCu ainsi mCu =

A

I.Δt

2N .e .MCu.

« La masse du dépôt engendré par un courant électrique est proportionnelle à la masse molaire atomique de

l’élément déposé, divisée par un petit nombre entier » est aussi vérifiée : mCu = 2

K .MCu avec K =

A

I.Δt

N .e

Le « petit nombre entier » est égal à 2.

Seconde partie : le physicien.

1. D’après la loi d’Ohm : uR = R.i donc i = R u

R .

Dans l’ordinateur, on remplacera R par sa valeur numérique, donc on indiquera i = 90

Ru .

2.1ère saisie : K2 reste ouvert ; on ferme K1.

2ème saisie : K1 reste ouvert ; on ferme K2.

Pour la première saisie, la bobine n’est pas dans le circuit, K2 étant ouvert. L’établissement du courant à

son intensité maximale et constante est immédiat. Ce qui correspond à la courbe B.

Pour la deuxième saisie, le circuit comporte la bobine, qui s’oppose transitoirement à l’établissement du

courant. L’intensité n’atteint sa valeur maximale et constante qu’après une durée transitoire. Ce qui

correspond à la courbe A.

3.

4.uB = L. di

dt + r.i

5.1. 2ème saisie : K2 fermé, K1 ouvert.

Loi d’additivité des tensions : E = uR + uB

E = R.i + L. di

dt + r.i

E = (R+r).i + L. di

dt

5.2. Lorsque le régime permanent est établi i = I = Cte donc di

dt = 0.

D’après l’équation différentielle précédente : E = (R+r).I

I = E

R r

uB

Graphiquement I = 30 mA.

R + r = E

I

r = E

I – R

r = 3

3,0 90

30 10 

 = 10 .

5.3. Inductance de la bobine

5.3.1.  = ( )

L

R r

5.3.2. La loi d’ohm permet décrire : [U] = [R].[I]

L’expression de la tension aux bornes d’une bobine permet d’écrire : [U] = [L].[I]/[T] = [L].[I].[T] –1

On en déduit [U] = [R].[I] = [L].[I].[T] –1 soit [L]/[R] = [T]

Le rapport L/R est homogène à un temps.

5.3.3. Détermination graphique de  :

Pour t = , on a i() = 0,63.I, donc i() = 0,6330 = 19 mA.

 correspond à l’abscisse du point de la courbe A dont l’ordonnée vaut 19 mA.

On lit  = 5,0 ms.

5.3.4.  = ( )

L

R r donc L = . (R+r)

L = 5,010–3  (90 +10) = 0,50 H

6.1ère saisie : K2 reste ouvert ; on ferme K1.

D’après la loi d’additivité des tensions : E = uR + ur où ur est la tension aux bornes de r.

D’après la loi d’Ohm : E = R.I + r.I

I = E

R r

Le second conducteur ohmique possédant une résistance de valeur égale à celle de la bobine, l’intensité du

courant I est la même que celle vers laquelle tend i lors de la deuxième saisie.

0,63.I

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