Jeudi 10 mai 2012

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Jeudi 10 mai 2012

D.S. Chimie et Physique n° 8

Données : Unité de masse atomique : 1 u = 1,66.10^-27 kg.

Unité d'énergie : 1 MeV = 1,60.10^-13 J.

Énergie de masse d'1 u : E_1u = 933 MeV.

Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00.10⁸ m.s^-1.

m (Ra 226) = 226,0254 u

m (Rn 222) = 222,0176 u

m (particule ) = 4,0026 u

M (C) = 12 g.mol^-1.

M(H) = 1 g.mol^-1.

Capacité thermique massique de l'eau : c_eau = 4,18 J.g^-1.°C^-1.

Masse volumique de l'eau : _eau = 1,00 g.mL^-1.

I (7 pts) Intensité du courant dans un circuit simple

La tension aux bornes d'une pile de "4,5 V" a pour expression U = 4,58 - 0.752*I en unités du système international, où I est l'intensité du courant débité. Elle alimente un conducteur ohmique de résistance R = 6,75 Ω.

Dans l'expression de la tension U aux bornes de la pile, que représente le coefficient "0,752" ?
Exprimer la tension aux bornes du conducteur ohmique en fonction de R et de I.
La résistance des fils de connexion étant négligeable, que dire de la tension entre les bornes de ces fils ?
Donner une autre expression de la tension aux bornes du conducteur ohmique, la résistance des fils étant négligeable.
En déduire la valeur de l'intensité I dans le conducteur ohmique.
Calculer la puissance électrique consommée par le conducteur ohmique.
En déduire l'énergie fournie par la pile pour un fonctionnement de 40 minutes.

II (6 pts) Désintégration du radium 226

Un noyau de radium Ra 226 (Z = 88) se désintègre en radon Rn 222 (Z = 86) en émettant une particule .

Quelle est la nature de la particule ?
En déduire l'équation de la désintégration radioactive. Vérifier qu'elle se soumet aux lois de conservation.
Calculer la variation de masse au cours de cette désintégration.
En déduire l'énergie libérée par cette désintégration en joules puis en MeV.

III (7 pts) Mesure de l'énergie de combustion de la paraffine

Lors de la combustion d'une bougie, la matière qui brûle est principalement de la paraffine. Elle est constituée d'alcanes de formule brute C₂₅H₅₂.

Afin de déterminer l'énergie de combustion de la paraffine, une bougie de masse m₁ = 35,52 g est allumée sous un récipient en aluminium contenant 150 mL d'eau à la température ₁ = 20 °C. Lorsque la température de l'eau atteint 60 °C, la bougie est éteinte et pesée. Sa masse est alors 35,00 g.

Dresser la liste du matériel nécessaire à l'expérience.
Écrire l'équation de la réaction de combustion de la paraffine.
Calculer l'énergie qui a été transférée à l'eau lors de la combustion.
On considère, dans un premier temps, que toute l'énergie de combustion a été transférée à l'eau liquide. En déduire l'énergie de combustion de la paraffine en kJ.g^-1 puis en kJ.mol^-1.
Quelles sont les principales causes d'erreur du calcul précédent ?

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