Partie chimie








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1èreS DS de physique – 12/09/11

Durée : 2h Calculatrice autorisée
PARTIE CHIMIE
Exercice n°1
Se réhydrater
Au cours des pratiques sportives, de grandes quantités d’eau sont éliminées du corps par la sueur. Pour se réhydrater, certains sportifs utilisent des boissons réhydratantes. Pour préparer une telle boisson, on dissout m = 4,0 g de glucose (C6H12O6) dans un volume V = 250 mL d’eau.

1.a. Calculer la masse molaire moléculaire du glucose. (0,75)
Mglucose = 6xMC + 12xMH + 6xM0
AN : MC = 12 g.mol-1 MH = 1 g.mol-1 et M0 = 16 g.mol-1
Mglucose = 180 g.mol-1

b. En déduire la quantité de matière en glucose utilisée. (0,75)
n = m/Mglucose
AN : MC = 12 g.mol-1 MH = 1 g.mol-1 et M0 = 16 g.mol-1 m = 4,0 g
n = 2,2x10-2 mol
2.a. Quelle masse d’eau, notée m’, utilise-t-on pour préparer la boisson ? (0,75)
m’ = eau x V
AN : eau = 1,0 g.mL-1 V = 250 mL
m’ = 250 g

b. Calculer la masse molaire moléculaire de l’eau. (0,75)
Meau = MO + 2xMH
AN : MH = 1 g.mol-1 et M0 = 16 g.mol-1
Meau = 18 g.mol-1
c. En déduire la quantité de matière d’eau utilisée. (1)
neau = m’/Meau

neau = eau x V / Meau
AN : eau = 1,0 g.mL-1 V = 250 mL MH = 1 g.mol-1 et M0 = 16 g.mol-1
neau =14 mol
Exercice n°2
Solution physiologique
Le sérum physiologique est une solution aqueuse de chlorure de sodium Na Cℓ à la concentration molaire c = 1,54x10-1 mol.L-1.

On veut préparer au laboratoire un volume V = 50 mL de solution de chlorure de sodium, de même concentration que le sérum.

1. Calculer la quantité de matière de chlorure de sodium que doit contenir la solution préparée. (1)
nNaCl = cxV
AN : c = 1,54x10-1 mol.L-1 et V = 50x10-3 L
nNaCl = 7,7x10-3 mol
2. En déduire la masse de chlorure de sodium à prélever. (1)
m = nNaClxMNaCl m = c x V x MNaCl

AN : M(Na) = 23,0 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1 ; c = 1,54x10-1 mol.L-1 et V = 50x10-3 L
m = 0,45 g
PARTIE PHYSIQUE 2/2

Exercice n°3

Image donnée par une lentille convergente
Soit une lentille convergente de distance focale f’ = 3,0 cm.
1-En un point A de l’axe optique, entre la source et la lentille, tel que OA = 9,0 cm, on place un objet lumineux AB de hauteur h = 2,0 cm ; la lumière se propage de la gauche vers la droite.

a. Placer, sur un schéma en vraie grandeur, la lentille, l’axe optique, les foyers F et F’, l’objet AB. (voir schéma) (1)

b. Construire l’image A’B’ de l’objet AB donnée par la lentille. (voir schéma) (1)

c. Déterminer, à partir de la construction graphique, la position et la taille de l’image A’B’. (1)

L’image A’B’ mesure sur le schéma 1,0 cm, est renversée et se trouve à une distance OA’ de 4,5 cm.

d. Retrouver les valeurs précédentes par le calcul. (2)
Les formules de conjugaison : 1/OA’ – 1/OA = 1/f’

et de grandissement OA’/OA = A’B’/AB
donnent : OA’ = OAxf’/(f’+ OA)

et

A’B’ = ABxf’/(f’ + OA)
AN : OA = -9,0 cm ; AB = h = 2,0 cm et f’ = 3,0 cm
OA’ = 4,5 cm A’B’ = -1 cm
2-On veut utiliser cette lentille comme objectif d’un projecteur de diapositives. L’écran est à une distance OA’ = 2,0 m.

a. Calculer la position de la diapositive pour que son image soit nette sur l’écran. (1)
formule de conjugaison : 1/OA’ – 1/OA = 1/f’

donc : OA = (OA’xf’)/( f’ – OA’)

AN : OA’ = 2,0 m et f’ = 3,0x10-2 m

OA = - 3,0x10-2 m

b. La diapositive a comme dimensions 24 mm x 36 mm. Calculer les dimensions de son image sur l’écran. (1,5)

Les formules de conjugaison : 1/OA’ – 1/OA = 1/f’

et de grandissement OA’/OA = A’B’/AB

donnent: A’B’ = ABx(f’ – OA’)/f’
AN1 : OA’ = 2,0 m AB = 24x10-3 m et f’ = 3,0x10-2 m A’B’ =-1,6 m
AN2 : OA’ = 2,0 m AB = 36x10-3 m et f’ = 3,0x10-2 m A’B’ =- 2,4 m

Exercice n°4

De l’oeil réel à l’oeil réduit.
1-L’œil peut être modélisé par un système optique simple.

a. Etablir une correspondance entre les diverses parties de l’œil réel et les instruments optiques. (1)

Œil réel

Instrument optique

1-cristallin

a-écran

2-pupille

b-diaphragme

3-rétine

c-lentille

b-Donner le schéma du modèle réduit de l’œil. (1)
. Schématisation de l’œil.

Diaphragme

Ecran


Lentille convergente


2-On estime qu’un œil normal peut voir les objets de l’infini à une distance de 25 cm en accommodant au maximum. La distance séparant le cristallin de la rétine de cet œil est

OA’ = 17 mm.

a. Dans le cas de l’observation d’un paysage lointain, quelle est la distance focale du cristallin ? En déduire sa vergence C1 . (2)

les rayons d’objets à l’infini (quasiment parallèle à l’axe optique), sont déviés par le cristallin au foyer image. Si l’œil est normal, il voit une image nette. C’est à dire que la rétine se trouve au foyer image. Donc la distance focale est égale à OA’ = 17 mm
f’ = OA’ = 17x10-3 m
Sa vergence est C1 = 1/f’ = 1/OA’ = 59
b. Pour voir les objets proches, l’œil accommode. Au cours de l’accommodation, le cristallin doit-il plus ou moins converger ? (1)
Au cours de l’accommodation, le cristallin doit évoluer de façon à ce que l’image doit revenir vers la gauche, donc que les rayons soient davantage déviés, donc que le cristallin converge plus.
Comment évolue alors son épaisseur ?

L’épaisseur du cristallin doit donc augmenter.
c. Calculer la vergence C2 de ce cristallin lorsque l’œil accommode au maximum. En déduire sa distance focale f2’. Le foyer image se trouve-t-il sur la rétine ? (1,5)
formule de conjugaison : 1/OA’ – 1/OA = 1/f2’ = c2
Donc : c2 = (OA-OA’)/OAxOA’
AN : OA = - 25x10-2 m et OA’ = 17x10-3 m c2 = 63
f2’ = 1/c2 soit f2’ = 1,6x10-3 m ou 16 mm
f2’ est inférieur à 17 mm, donc le foyer image ne se trouve pas sur la rétine.

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