Physique-Chimie (Arts)

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE
STI ARTS APPLIQUÉS
SESSION 2011
ÉPREUVE : PHYSIQUE-CHIMIE
Durée : 2 heures
Coefficient : 2
La calculatrice (conforme à la circulaire N°99-186 du 16-11-99) est autorisée.
La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l'appréciation
des copies.
IMPORTANT
Ce sujet comporte 5 pages numérotées de 1/5à 5/5.
Assurez-vous qu'il est complet ; s'il est incomplet, veuillez le signaler au surveillant de la salle
qui vous en remettra un autre exemplaire.
Physique :
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BARÈME :
10 points
Chimie :
10 points
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Les parties I et II comportent des questions de physique.
Les parties III et IV comportent des questions de chimie.
Les 4 parties sont indépendantes.
Exercice I : La photographie (6 points)
Un photographe utilise un appareil muni d’un zoom sur lequel on peut lire les caractéristiques
suivantes : 70 – 210 mm. Il utilise une pellicule standard de dimensions 24×36 mm.
N
4
5,6
8
11
16
22
t (s)
1/8
1/15
1/30
1/60
1/125
1/250
1) Donner la signification des indications 70 - 210 mm.
2) A quelle catégorie d'objectifs appartient ce zoom ?
3) Les angles de champ (angles maximaux d'observation) extrêmes du zoom sont 12° et 34°.
Associer à ces angles les valeurs extrêmes du zoom qui conviennent. Justifier votre choix.
4) Après avoir ajusté le zoom à sa valeur maximale « 210 » (réglage qui sera conservé dans
toute la suite de l’exercice), le photographe effectue la prise de vue d'un immeuble de 10 m
de hauteur situé à 80 m de l'objectif.
a) Calculer la distance entre le centre optique de l’objectif et l’image nette de
l’immeuble.
b) Calculer la hauteur de cette image. Sans modification du réglage, que doit faire le
photographe pour que l’immeuble soit vu en entier sur la photo ?
5) En mode automatique, l'appareil indique le couple de valeurs (8 ; 1/60).
a) Donner la signification de ces deux valeurs.
b) Le photographe modifie manuellement t et sélectionne la valeur 1/125.
Quelle valeur de N doit-il sélectionner pour que la quantité de lumière entrant dans
l'appareil reste la même ? Justifier par une phrase ou un calcul.
c) Le photographe utilise le couple de valeurs suivant : (4 ; 1/60). Quel sera l’effet de ce
réglage sur le niveau d’exposition de la photographie obtenue ?
On rappelle les formules de conjugaison et de grandissement :
1
OA'
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-
1
OA
=
1
OF'
γ =
A ' B'
AB
=
OA '
OA
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Exercice II : Ondes électromagnétiques (4 points)
1) C'est sous forme de photons que les ondes électromagnétiques interagissent avec la matière.
a) Rappeler la relation liant l’énergie E transportée par un photon, la longueur d’onde λ
et la célérité c de la lumière dans le vide.
b) Calculer la valeur de l’énergie transportée par un photon de longueur d’onde 200 nm.
2) On donne trois photons associés aux valeurs de longueurs d’ondes suivantes : λ1 = 200 nm,
λ2 = 600 nm et λ3 = 1000 nm.
a) Attribuer chaque longueur d’onde à son domaine : visible, IR et UV.
b) Lequel de ces trois photons est le plus énergétique ? Justifier la réponse.
3) Sur les tableaux suivants analysés par différentes techniques, on voit apparaître différents
détails. La photo 1 est un tableau de Vincent Van Gogh, Mademoiselle Gachet, étudié en
lumière visible rasante et la photo 2 est un portrait de Cesbron signé Alfred Menard étudié
en fluorescence UV et laissant apparaître des taches sombres.
a) Que détecte-t-on avec la lumière visible rasante ?
b) Que détecte-t-on avec la fluorescence UV ?
4) A quoi sert l’IR, troisième type de rayonnement cité précédemment ?
5) Ces rayonnements sont-ils destructeurs pour une œuvre ? Expliquer.
Données
Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00x108 m.s-1 ;
Constante de Planck : h = 6,63x10-34 J.s ;
1 nm = 10-9 m ; E = h.ν
Photo 1
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Photo 2
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Exercice III : Les matières plastiques (6 points)
Le PVC trouve aujourd’hui de nombreuses utilisations dans l'industrie. On distingue principalement
trois types de matériaux PVC :
- le PVC rigide, lisse et dur, utilisé pour fabriquer les tuyaux de canalisation, les garnitures et
habillages de fenêtres ;
- le PVC souple, qui sert à recouvrir les manches de pinces et les câbles ou à fabriquer des plafonds
tendus, des imperméables et des rideaux de douche ;
- les films de PVC plastifié utilisés pour le marquage publicitaire ou comme emballage, sous forme
de film étirable.
1) Quel est le nom complet de ce polymère ?
2) Selon le texte, le PVC peut être souple ou rigide. Comment peut-on obtenir ce genre de
résultats avec un même polymère ?
3) Le PVC est une matière thermoplastique. Que signifie « thermoplastique » ?
4) Ecrire la réaction de polyaddition permettant d’obtenir le PVC à partir de son monomère de
formule CH2=CH-Cl.
5) Citer deux autres polymères obtenus par polyaddition.
6) Que caractérise l’indice de polymérisation ?
7) On possède un échantillon de PVC de masse molaire moyenne de 75000 g.mol-1. Calculer
l’indice de polymérisation n de ce polymère.
8) La photographie utilise des supports en matière plastique.
L’une de ces matières plastiques peut être obtenue par réaction
de l’acide benzène-1,4-dicarboxylique de formule ci-contre
et de l’éthane-1,2-diol de formule : HO-CH2-CH2-OH.
a) Quel est le type de réaction de polymérisation qui permet d’obtenir le polymère dans
ce cas ? Justifier la réponse.
b) Ecrire l’équation de cette réaction de polymérisation et donner la formule du
polymère. Encadrer et donner le nom du groupement fonctionnel qui apparaît lors de cette
réaction.
Données
Masses molaires atomiques de différents éléments :
M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g.mol-1 .
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Exercice IV : Chimie de la photographie (4 points)
Lors du développement photographique, plusieurs étapes sont nécessaires pour obtenir une image
sur la pellicule. On se propose ici d’étudier ces étapes.
1) Lors de l’insolation de la pellicule, les ions bromure Br - subissent une oxydation et les ions
argent Ag+ subissent une réduction. Ecrire les demi-équations d’oxydoréduction
correspondantes.
2) Quelle est la particularité de l’image formée ? Donner son nom.
3) Lors de l’étape suivante on utilise de l’hydroquinone.
a) Quel est le nom de cette étape ?
b) Quel est le rôle de l’hydroquinone ?
c) Donner la raison pour laquelle l’utilisation de ce produit sur la pellicule doit être
limitée dans le temps.
d) Comment stoppe-t-on la réaction mettant en jeu l’hydroquinone ?
4) L’étape suivante est la fixation.
a) Expliquer pourquoi cette étape est indispensable.
b) Expliquer pourquoi l’image finale obtenue est appelée négatif.
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