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Faire le point : Physique-chimie, Seconde

Une question par chapitre, 22 en tout, tirées des exercices corrigés du cours. Réponds à celles que tu sais faire et passe celles d'un chapitre que tu n'as pas encore vu : chaque réponse se vérifie tout de suite, et la correction s'ouvre après.

Avec ton espace gratuit, chaque réponse est gardée et ton tableau de bord range chaque chapitre : réussi au test, ou à travailler. Ce sont les mêmes questions que sur les pages des séries : une réponse donnée ici compte là-bas.

Ce que le cours suppose

Ces chapitres viennent d'une année précédente, et le cours s'appuie dessus dès les premières semaines.

Physique-chimie · Cinquième · États de la matière, masse et volume

On place 100 g100\ \mathrm{g} d'eau liquide, occupant 100 cm3100\ \mathrm{cm^{3}}, dans une éprouvette graduée, puis on met le tout au congélateur.

Après solidification complète, on repèse et on relit le volume.

100 cm³eau liquidemasse : 100 g109 cm³glacemasse : ?on congèle

a) Quelle masse la balance affiche-t-elle après solidification ? Justifiez.

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a)
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Réponse

a) 100 g

a) Elle affiche toujours 100 g100\ \mathrm{g}. La masse se CONSERVE lors d'un changement d'état, car les particules sont exactement les mêmes et en même nombre : rien n'est entré, rien n'est sorti.

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Physique-chimie · Quatrième · Atomes, molécules et transformations chimiques

Toute matière est faite d'atomes, représentés par un symbole d'une ou deux lettres : HH pour l'hydrogène, CC pour le carbone, OO pour l'oxygène, NN pour l'azote. La première lettre est toujours une MAJUSCULE, la seconde une minuscule.

Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux. Sa formule donne la nature et le nombre de chaque atome, l'indice s'écrivant en bas à droite.

HHOmolécule 1OOCmolécule 2HHHHCmolécule 3OOmolécule 4

c) Que représente l'écriture 3 H2O3\,H_{2}O ? Combien d'atomes d'hydrogène et d'oxygène cela fait-il en tout ?

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c)
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Réponse

c) 6 H et 3 O

c) L'écriture 3 H2O3\,H_{2}O désigne TROIS molécules d'eau. Chacune contient 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène, donc en tout 3×2=63\times 2=6 atomes d'hydrogène et 3×1=33\times 1=3 atomes d'oxygène. Le grand chiffre devant multiplie toute la molécule, le petit chiffre en bas ne concerne que l'atome qui le précède : c'est la distinction qui décide de la réussite du chapitre suivant.

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Physique-chimie · Quatrième · Les signaux sonores

Un microphone relié à un ordinateur transforme la vibration de l'air en une courbe. Cette courbe se répète : c'est un signal PÉRIODIQUE, et deux nombres suffisent à le décrire.

12345678910−4−3−2−11234t (ms)tension

b) Calculez la fréquence ff de ce son, en hertz. Rappel : f=1Tf=\frac{1}{T} avec TT en secondes.

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b)
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Réponse

b) 400 Hz

b) f=1T=10,0025=400f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0{,}0025}=400 hertz. Autrement dit, l'air vibre 400 fois par seconde. Contrôle de vraisemblance : 400400 Hz est bien dans le domaine audible, entre 20 et 20 000 hertz, et correspond à un son assez grave, proche du sol d'une guitare.

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Physique-chimie · Troisième · Ions, pH, acides et bases

Le pH mesure l'acidité d'une solution aqueuse. Il se lit sur une échelle graduée de 0 à 14 : au-dessous de 7 la solution est acide, à 7 elle est neutre, au-dessus de 7 elle est basique.

Une solution est d'autant plus acide que son pH est PETIT, ce qui est exactement l'inverse de ce que l'intuition suggère.

02468101214pHneutreacidebasiquejus de citronpH = 2,4eau de pluiepH = 5,6eau de merpH = 8,2déboucheurpH = 13

a) Classez du plus acide au moins acide : le jus de citron (pH=2,4pH=2{,}4), l'eau de pluie (pH=5,6pH=5{,}6), l'eau de mer (pH=8,2pH=8{,}2), le déboucheur (pH=13pH=13).

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a)
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Réponse

a) Citron, pluie, mer, déboucheur

a) Du plus acide au moins acide, c'est-à-dire du pH le plus petit au plus grand : jus de citron (2,42{,}4), eau de pluie (5,65{,}6), eau de mer (8,28{,}2), déboucheur (1313). Le sens de lecture est la seule difficulté du chapitre, et elle coûte des points à chaque contrôle.

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Physique-chimie · Troisième · Énergie, puissance et conversions

Un objet en mouvement possède une énergie cinétique Ec=12 m v2E_{c}=\dfrac{1}{2}\,m\,v^{2}, avec mm en kilogrammes, vv en mètres par seconde et EcE_{c} en joules.

Un objet en hauteur possède une énergie de position Epp=m g hE_{pp}=m\,g\,h, avec g=10 N/kgg=10\ \mathrm{N/kg} et hh en mètres.

Une bille de 200 g200\ \mathrm{g} part sans vitesse du haut d'un toboggan de 1,5 m1{,}5\ \mathrm{m} de haut et arrive en bas à 3 m/s3\ \mathrm{m/s}.

h = 1,5 mdépart, v = 0arrivée, v = 3 m/s

a) Convertissez la masse de la bille en kilogrammes, puis calculez son énergie de position au départ.

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a)
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Réponse

a) 0,2000{,}200 kg ; 3,03{,}0 J

a) 200 g=0,200 kg200\ \mathrm{g}=0{,}200\ \mathrm{kg}. Alors Epp=m g h=0,200×10×1,5=3,0 JE_{pp}=m\,g\,h=0{,}200\times 10\times 1{,}5=3{,}0\ \mathrm{J}. La conversion des grammes en kilogrammes est la première source d'erreur du chapitre : une masse laissée en grammes donne un résultat mille fois trop grand.

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Physique-chimie · Troisième · Poids, gravitation et signaux

Un observateur chronomètre le délai entre l'éclair et le tonnerre à quatre reprises pendant la même soirée. La vitesse du son dans l'air est prise à 340 m/s340\ \mathrm{m/s}.

Observation1234
Délai (s)9,06,03,01,5

c) Les quatre observations sont espacées de 10 min10\ \mathrm{min} chacune. Calculez la vitesse moyenne de déplacement de l'orage, en mètres par seconde puis en kilomètres par heure.

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c)
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Réponse

c) 1,421{,}42 m/s ; 5,15{,}1 km/h

c) Trois intervalles de 10 min10\ \mathrm{min} séparent les quatre observations, soit 3×600=1 800 s3\times 600=1\,800\ \mathrm{s}. La vitesse vaut 25501800=1,42 m/s\dfrac{2550}{1800}=1{,}42\ \mathrm{m/s}, soit 1,42×3,6=5,1 km/h1{,}42\times 3{,}6=5{,}1\ \mathrm{km/h}. Le piège est de compter quatre intervalles au lieu de trois : entre quatre poteaux il n'y a que trois portées.

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Physique-chimie · Troisième · Lumière, couleurs et spectres

Une lentille convergente rassemble en un point les rayons qui arrivent parallèles. Ce point, le foyer, définit à lui seul les deux nombres qui caractérisent la lentille.

rayons parallèles à l'axe

b) La distance focale vaut 5 centimètres. Convertissez-la en mètres et calculez la vergence, en dioptries. Rappel : C=1f′C=\frac{1}{f'} avec f′f' en mètres.

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b)
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Réponse

b) 0,050{,}05 m ; 20 δ

b) f′=5f'=5 centimètres =0,05=0{,}05 mètre. Donc C=10,05=20C=\frac{1}{0{,}05}=20 dioptries. La conversion en mètres est obligatoire : oublier de la faire donnerait 15=0,2\frac{1}{5}=0{,}2, une valeur cent fois trop petite, et le contrôle de vraisemblance est simple, les lunettes courantes ont des vergences de quelques dioptries, jamais des fractions.

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Mathématiques · Seconde · Les statistiques descriptives

Un devoir a donné, dans une classe, une moyenne de 11 et un écart type de 2,5. On note xx une note initiale quelconque.

a) Le professeur ajoute 1 point à toutes les copies. Donnez la nouvelle moyenne et le nouvel écart type.

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a)
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Réponse

a) Moyenne 1212, écart type 2,52{,}5

a) Ajouter un point revient à la transformation y=x+1y=x+1. La moyenne devient 11+1=1211+1=12. L'écart type reste 2,52{,}5 : toutes les notes se DÉCALENT de la même quantité, donc les écarts entre elles, et à la moyenne, sont rigoureusement inchangés.

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Les chapitres du cours

Dans l'ordre du cours.

Chapitre 1 · Mesure et incertitudes

Quand le résultat est la moyenne xˉ\bar{x} de nn mesures indépendantes, son incertitude-type s'évalue par u(xˉ)=snu(\bar{x})=\dfrac{s}{\sqrt{n}}. Règle d'écriture de cette série, celle de la ressource Eduscol « Mesure et incertitudes » : on arrondit uu à DEUX chiffres significatifs, puis on arrondit la valeur au même rang que le dernier chiffre de uu. Certains professeurs n'en gardent qu'un ; jamais trois.

Trois calculs viennent d'être faits au tableur. Masse d'un grain de café, 2525 grains : mˉ=0,152736 g\bar{m}=0{,}152736\ \mathrm{g}, s=0,015904 gs=0{,}015904\ \mathrm{g}. Lot de 1616 résistances marquées 220 Ω220\ \Omega : Rˉ=218,4615 Ω\bar{R}=218{,}4615\ \Omega, s=5,0936 Ωs=5{,}0936\ \Omega. Hauteur d'un saut vertical, 99 sauts d'une même élève : hˉ=42,6667 cm\bar{h}=42{,}6667\ \mathrm{cm}, s=10,247 cms=10{,}247\ \mathrm{cm}.

a) Grain de café : calculez u(mˉ)u(\bar{m}), arrondissez-la, puis écrivez le résultat sous la forme m=mˉ±um=\bar{m}\pm u.

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a)
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Réponse

a) u≈0,0032 gu\approx 0{,}0032\ \mathrm{g} ; m=(0,1527±0,0032) gm=(0{,}1527\pm 0{,}0032)\ \mathrm{g}

a) u(mˉ)=0,01590425=0,0159045=0,0031808 gu(\bar{m})=\dfrac{0{,}015904}{\sqrt{25}}=\dfrac{0{,}015904}{5}=0{,}0031808\ \mathrm{g} Deux chiffres significatifs : u=0,0032 gu=0{,}0032\ \mathrm{g}, dernier chiffre au dix-millième. La valeur s'arrondit au dix-millième : 0,1527360{,}152736 devient 0,15270{,}1527. m=(0,1527±0,0032) gm=(0{,}1527\pm 0{,}0032)\ \mathrm{g} On arrondit l'incertitude D'ABORD : c'est elle qui fixe le rang du dernier chiffre de la valeur, jamais l'inverse.

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Chapitre 2 · Constitution de la matière

La masse volumique d'un échantillon vaut ρ=mV\rho=\dfrac{m}{V}. On prendra ρeau=1,00 g/mL\rho_{eau}=1{,}00\ \mathrm{g/mL}.

Un flacon vide a une masse de 45,2 g45{,}2\ \mathrm{g}. Rempli de 50,0 mL50{,}0\ \mathrm{mL} d'un liquide inconnu, sa masse vaut 84,7 g84{,}7\ \mathrm{g}.

La figure montre un tube dans lequel on a versé très doucement, sans remuer, de l'huile (ρ=0,92 g/mL\rho=0{,}92\ \mathrm{g/mL}), de l'eau salée (ρ=1,10 g/mL\rho=1{,}10\ \mathrm{g/mL}) et de l'eau pure. L'huile n'est pas miscible à l'eau. L'eau salée et l'eau pure, elles, sont miscibles : elles restent superposées un moment, et se mélangeraient si l'on remuait.

couche 1couche 2couche 3tube

a) Calculez la masse volumique du liquide inconnu, en g/mL\mathrm{g/mL} puis en kg/m3\mathrm{kg/m^3}.

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a)
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Réponse

a) ρ=0,790 g/mL=790 kg/m3\rho=0{,}790\ \mathrm{g/mL}=790\ \mathrm{kg/m^3}

a) La masse du liquide seul vaut m=84,7−45,2=39,5 gm=84{,}7-45{,}2=39{,}5\ \mathrm{g}. Donc ρ=39,550,0=0,790 g/mL\rho=\dfrac{39{,}5}{50{,}0}=0{,}790\ \mathrm{g/mL}. Pour la conversion, retenir le facteur 1 g/mL=1000 kg/m31\ \mathrm{g/mL}=1000\ \mathrm{kg/m^3} : ρ=790 kg/m3\rho=790\ \mathrm{kg/m^3}. Oublier de retrancher la masse du flacon donne 1,69 g/mL1{,}69\ \mathrm{g/mL}, une valeur qui devrait alerter : le liquide serait plus dense que la plupart des solvants usuels, très au-dessus de l'eau.

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Chapitre 3 · L'atome et la classification périodique

Les électrons se placent dans les sous-couches 1s1s, 2s2s, 2p2p, 3s3s, 3p3p, dans cet ordre, en remplissant chacune avant de passer à la suivante. Une sous-couche ss accueille au plus 22 électrons, une sous-couche pp au plus 66.

Le schéma ci-dessous représente les couches occupées d'un atome neutre X, chaque point figurant un électron.

noyauatome X

a) Combien X a-t-il d'électrons ? Identifiez l'élément et écrivez sa configuration électronique.

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a)
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Réponse

a) 1212 électrons : magnésium, 1s2 2s2 2p6 3s21s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}

a) On compte 22 électrons sur la couche interne, 88 sur la deuxième et 22 sur la troisième, soit 1212 électrons en tout. L'atome étant neutre, il a 1212 protons : Z=12Z=12, c'est le magnésium. Configuration : 1s2 2s2 2p6 3s21s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}.

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Chapitre 4 · Molécules, mole et quantité de matière

L'énergie de liaison est l'énergie qu'il faut FOURNIR pour rompre une mole de liaisons entre deux atomes, à l'état gazeux. Au-delà du programme de Seconde : le calcul avec des énergies de liaison en kJ/mol est au programme de Première spécialité ; en Seconde, le lien qualitatif des questions d) et e) est l'attendu.

Énergies de liaison, en kJ/mol\mathrm{kJ/mol} : H−H\mathrm{H{-}H} : 436436 ; Cl−Cl\mathrm{Cl{-}Cl} : 243243 ; C−H\mathrm{C{-}H} : 413413 ; O−H\mathrm{O{-}H} : 463463 ; C=O\mathrm{C{=}O} (dans CO2\mathrm{CO_2}) : 804804 ; N≡N\mathrm{N{\equiv}N} : 945945. On prendra NA=6,02×1023 mol−1N_A=6{,}02\times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}. Les molécules sont représentées ci-dessous par leur formule développée.

CHHHHOHHOCOméthane CH₄eau H₂Odioxyde de carbone CO₂HHClClNNH₂Cl₂N₂

a) Quelle énergie faut-il fournir pour rompre toutes les liaisons d'une mole de méthane CH4\mathrm{CH_4} ?

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a)
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Réponse

a) 1652 kJ1652\ \mathrm{kJ}

a) Le méthane contient 44 liaisons C−H\mathrm{C{-}H} : E=4×413=1652 kJE=4\times 413=1652\ \mathrm{kJ} pour une mole de molécules.

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Chapitre 5 · Transformation physique : changements d'état et énergie

On chauffe doucement quelques cristaux de diiode, de formule I2\mathrm{I_2}, au fond d'un ballon fermé. Une vapeur violette remplit le ballon sans qu'aucun liquide n'apparaisse. Sur le haut du ballon, resté froid, de petits cristaux brillants se reforment.

La figure représente le contenu du ballon avant le chauffage, puis trois modèles proposés par des élèves pour la vapeur violette.

avantmodèle Amodèle Bmodèle C

a) Nommez le changement d'état qui se produit au fond du ballon, puis celui qui se produit sur la paroi froide.

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a)
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Réponse

a) Sublimation au fond, condensation sur la paroi froide

a) Au fond, le solide passe directement à l'état gazeux, sans liquide : c'est une sublimation. Sur la paroi froide, le gaz redevient directement solide : c'est une condensation. Les deux changements sont inverses l'un de l'autre, comme la fusion et la solidification.

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Chapitre 6 · Équations de réaction et réactif limitant

On distingue les transformations physiques, où les entités (molécules, ions, atomes) sont conservées, les transformations chimiques, où les entités changent mais où les éléments sont conservés, et les transformations nucléaires, où les noyaux eux-mêmes changent.

Le schéma ci-dessous décrit le contenu d'un récipient avant et après une transformation.

avantaprèsatome Hatome O

b) Écrivez l'équation de la réaction correspondante, ajustée.

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b)
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Réponse

b) 2 H2+O2→2 H2O2\,\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow 2\,\mathrm{H_2O}

b) Quatre molécules de dihydrogène ont réagi avec deux molécules de dioxygène pour donner quatre molécules d'eau, soit en divisant par deux : 2 H2+O2→2 H2O2\,\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow 2\,\mathrm{H_2O}. La molécule de dioxygène restante n'apparaît pas dans l'équation, c'est un excès. Une équation décrit ce qui réagit, pas ce qui reste dans le flacon.

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Chapitre 7 · Synthèse d'une espèce chimique présente dans la nature

L'anthranilate de méthyle, C8H9NO2\mathrm{C_8H_9NO_2}, donne son odeur au raisin de la variété Concord ; on le trouve aussi dans la fleur d'oranger et le jasmin. On le synthétise au laboratoire à partir d'acide anthranilique et de méthanol :

C7H7NO2+CH4O→C8H9NO2+H2O\mathrm{C_7H_7NO_2}+\mathrm{CH_4O}\rightarrow \mathrm{C_8H_9NO_2}+\mathrm{H_2O}

On introduit dans un ballon 2,0 g2{,}0\ \mathrm{g} d'acide anthranilique, 20 mL20\ \mathrm{mL} de méthanol, quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce, puis on chauffe à reflux pendant une heure. Le méthanol bout à 65 ∘C65\ ^{\circ}\mathrm{C}. La figure représente le montage, ses éléments numérotés de 1 à 6.

123456

b) Les tubulures 2 et 3 sont reliées l'une au robinet, l'autre à l'évier. Par laquelle l'eau doit-elle entrer ? Pourquoi ?

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b)
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Réponse

b) Par la tubulure 2, en bas : la chemise se remplit entièrement

b) L'eau entre par la tubulure du BAS, la 2, et ressort par celle du haut, la 3. En montant, l'eau chasse l'air devant elle et remplit toute la chemise du réfrigérant : toute la hauteur du tube intérieur est refroidie. Piège : alimentée par le haut, l'eau descend le long de la paroi et s'écoule sans remplir la chemise ; la partie haute reste pleine d'air et ne refroidit presque rien (exercice 3).

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Chapitre 8 · Entités chimiques et transformations

Les électrons se répartissent en sous-couches 1s1s, 2s2s, 2p2p, 3s3s, 3p3p, remplies dans cet ordre. Un atome gagne ou perd des électrons pour atteindre la structure stable du gaz noble le plus proche.

a) Écrivez la configuration électronique de l'atome de sodium (Z=11Z=11), de l'atome de chlore (Z=17Z=17) et de l'atome de magnésium (Z=12Z=12).

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a)
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Réponse

a) Na : 1s2 2s2 2p6 3s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1 ; Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p51s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 ; Mg : 1s2 2s2 2p6 3s21s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2

a) Sodium, 1111 électrons : 1s2 2s2 2p6 3s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1. Chlore, 1717 électrons : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p51s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5. Magnésium, 1212 électrons : 1s2 2s2 2p6 3s21s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2. Le contrôle à faire systématiquement : la somme des exposants doit redonner ZZ.

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Chapitre 9 · Mouvement et interactions

La vitesse moyenne sur un trajet vaut v=dΔtv=\dfrac{d}{\Delta t}. La vitesse instantanée en un point d'une chronophotographie s'estime par vi≈Mi−1Mi+12τv_i\approx\dfrac{M_{i-1}M_{i+1}}{2\tau}.

La figure montre la chronophotographie d'une bille lâchée sans vitesse initiale, prise toutes les τ=40 ms\tau=40\ \mathrm{ms}. Les positions sont repérées en centimètres.

1234−50−45−40−35−30−25−20−15−10−50M0M4M6M7y (cm)

a) La bille passe de M0M_0 à M7M_7, soit une chute de 38,5 cm38{,}5\ \mathrm{cm}. Calculez sa vitesse moyenne sur ce trajet, en m/s\mathrm{m/s}.

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a)
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Réponse

a) v≈1,38 m/sv\approx 1{,}38\ \mathrm{m/s}

a) La durée totale vaut Δt=7×40=280 ms=0,280 s\Delta t=7\times 40=280\ \mathrm{ms}=0{,}280\ \mathrm{s}, pour une distance d=38,5 cm=0,385 md=38{,}5\ \mathrm{cm}=0{,}385\ \mathrm{m}. Donc v=0,3850,280=1,375 m/sv=\dfrac{0{,}385}{0{,}280}=1{,}375\ \mathrm{m/s}, soit environ 1,38 m/s1{,}38\ \mathrm{m/s}. Attention au nombre d'intervalles : de M0M_0 à M7M_7 il y a 77 intervalles, pas 88 points multipliés par τ\tau.

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Chapitre 10 · Ondes et signaux

Quand un rayon lumineux passe d'un milieu à un autre, il change de direction. Deuxième loi de Descartes : n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2, les angles étant mesurés par rapport à la NORMALE à la surface.

Un rayon issu de l'air (n1=1,00n_1=1{,}00) arrive sur la surface d'un bloc de verre (n2=1,50n_2=1{,}50) avec un angle d'incidence i1=40 ∘i_1=40\ \mathrm{^\circ}.

Au-delà du programme de Seconde : la réflexion totale et l'angle limite, questions d) et e), ne figurent dans aucun programme de physique-chimie du lycée général ; l'exercice prolonge les lois de Snell-Descartes, au programme de Seconde.

rayon incidentnormaleairverrei1

a) Calculez l'angle de réfraction i2i_2 dans le verre.

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a)
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Réponse

a) i2≈25,4 ∘i_2\approx 25{,}4\ \mathrm{^\circ}

a) sin⁡i2=n1sin⁡i1n2=1,00×sin⁡(40 ∘)1,50=0,64281,50=0,4285\sin i_2=\dfrac{n_1\sin i_1}{n_2}=\dfrac{1{,}00\times\sin(40\ \mathrm{^\circ})}{1{,}50}=\dfrac{0{,}6428}{1{,}50}=0{,}4285. Donc i2=25,4 ∘i_2=25{,}4\ \mathrm{^\circ}. Vérifier que la calculatrice est en degrés, faute de quoi tout le calcul est faux sans qu'aucun résultat ne paraisse absurde.

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Chapitre 11 · Émission et perception d'un son

Un microphone relié à un oscilloscope enregistre le son émis par un haut-parleur. Le balayage est réglé sur 0,50 ms0{,}50\ \mathrm{ms} par division horizontale.

Sur l'enregistrement ci-dessous, on repère que 44 motifs complets occupent 10,010{,}0 divisions.

12345678910−2−1,5−1−0,50,511,52t (divisions)u (V)

b) Calculez la période du signal, en millisecondes puis en secondes.

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b)
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Réponse

b) T=1,25 ms=1,25×10−3 sT=1{,}25\ \mathrm{ms}=1{,}25\times 10^{-3}\ \mathrm{s}

b) Il faut mesurer sur PLUSIEURS motifs pour réduire l'erreur de lecture : 44 motifs occupent 10,010{,}0 divisions, donc un motif en occupe 2,502{,}50. Chaque division valant 0,50 ms0{,}50\ \mathrm{ms}, la période vaut T=2,50×0,50=1,25 msT=2{,}50\times 0{,}50=1{,}25\ \mathrm{ms}, soit T=1,25×10−3 sT=1{,}25\times 10^{-3}\ \mathrm{s}. Mesurer sur un seul motif donnerait la même valeur mais avec quatre fois plus d'incertitude.

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Chapitre 12 · Vision et image : réflexion, réfraction, lentilles

Un rayon de lumière passe de l'air (n1=1,00n_1=1{,}00) dans un bloc de verre (n2=1,50n_2=1{,}50) avec un angle d'incidence i1=50 ∘i_1=50\ \mathrm{^\circ}.

Les angles se mesurent toujours par rapport à la normale à la surface, tracée en pointillés.

rayon incidentnormaleairverrerayon réfractéi1i2rayon réfléchir

a) Énoncez la deuxième loi de Descartes et calculez l'angle de réfraction i2i_2.

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a)
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Réponse

a) n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2 ; i2≈30,7 ∘i_2\approx 30{,}7\ \mathrm{^\circ}

a) La loi s'écrit n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2. Ici : 1,00×sin⁡50 ∘=1,50×sin⁡i21{,}00\times \sin 50\ \mathrm{^\circ}=1{,}50\times \sin i_2, donc sin⁡i2=0,7661,50=0,511\sin i_2=\dfrac{0{,}766}{1{,}50}=0{,}511 et i2=30,7 ∘i_2=30{,}7\ \mathrm{^\circ}.

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Chapitre 13 · Lumière blanche, lumière colorée et spectres

Une enseigne lumineuse est un tube de verre rempli d'un gaz sous faible pression, qui brille quand une décharge électrique le traverse. Un gaz chaud et peu dense émet un spectre de raies, propre à chaque élément.

La figure présente les raies principales de trois gaz de référence et le spectre d'une enseigne. Raies, en nanomètres. Mercure : 405405, 436436, 546546, 577577. Néon : 585585, 614614, 640640, 703703. Sodium : 589589. Enseigne : 405405, 436436, 546546, 577577, 585585, 614614, 640640, 703703.

mercurenéonsodium400450500550600650700750λ (nm)enseigne

b) Quels gaz le tube contient-il ? Justifiez raie par raie.

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b)
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Réponse

b) Mercure et néon : toutes leurs raies sont présentes, et elles expliquent toutes celles de l'enseigne

b) Les quatre raies du mercure, 405405, 436436, 546546 et 577 nm577\ \mathrm{nm}, sont toutes présentes : le tube contient du mercure. Les quatre raies du néon, 585585, 614614, 640640 et 703 nm703\ \mathrm{nm}, sont toutes présentes : il contient du néon. Toutes les raies de l'enseigne sont ainsi expliquées : le tube contient un mélange de mercure et de néon. Le spectre d'un mélange est la réunion des spectres de ses constituants.

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Chapitre 14 · Signal et capteur : circuits et loi d'Ohm

Le circuit ci-dessous comporte un générateur de tension E=12,0 VE=12{,}0\ \mathrm{V} et deux conducteurs ohmiques R1=100 ΩR_1=100\ \Omega et R2=200 ΩR_2=200\ \Omega montés en série.

On note II l'intensité du courant dans le circuit.

E = 12,0 VR1 = 100 ΩR2 = 200 ΩI+EU1U2

a) Que vaut l'intensité dans R1R_1 comparée à celle dans R2R_2 ? Énoncez la loi utilisée.

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a)
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Réponse

a) La même : unicité de l'intensité dans un circuit série (un seul chemin)

a) Elle est la MÊME : dans un circuit série, il n'y a qu'un seul chemin, donc une seule intensité. C'est l'unicité de l'intensité dans un circuit série, vue au collège : la charge électrique ne s'accumule nulle part.

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Et maintenant ?

Ton tableau de bord range chaque chapitre selon tes réponses et te dit par où commencer. Une date d'examen en tête ? Note-la sur la carte du cours : il en tire un plan, jour après jour.

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