Enoncé

NOM:
Prénom:
6/10/2009
/ 20
DS N° 1
1S1
PHYSIQUE
Exercice 1
Une expérience historique
Charles de Cistenay Dufay est né à Paris en
1698. L’histoire a retenu de lui qu’il fût le premier à
comprendre grâce à ses expériences qu’on devait
distinguer deux sortes d’électricité. Voici des extraits de
son rapport à l’Académie des sciences :
“ On frotte un tube de verre pour le rendre électrique, et, le
tenant dans une situation bien horizontale, on laisse
tomber dessus une parcelle de feuille d’or. […] Sitôt qu’elle
a touché le tube, elle est repoussée en haut, à la distance
de 8 ou 10 pouces et elle demeure presque immobile en
cet endroit. […] Il demeure donc constant que les corps
devenus électriques sont chassés par ceux qui les ont
rendus électriques […] car […] lorsqu’on laisse tomber la
feuille sur le tube, il attire vivement cette feuille qui n’est
nullement électrique, mais dès qu’elle a touché le tube […],
elle est rendue électrique elle-même, et, par conséquent,
elle en est repoussée, et s’en tient toujours éloignée. […]
Ce qui me déconcerta prodigieusement fut l’expérience
suivante : ayant élevé en l’air une feuille d’or par le moyen
du tube, j’en approchai un morceau de gomme copali1 frotté
et rendu électrique ; la feuille fut s’y attacher sur le champ.
[…] J’avoue que je m’attendais à un résultat tout contraire
parce que, selon mon raisonnement, le copal, qui était
électrique, devait repousser la feuille qui l’était aussi ; je
répétai l’expérience un grand nombre de fois. […] La
même chose arriva en approchant de la feuille un morceau
d’ambre2 ou de cire d’Espagne3 frotté.
1. Donnez une explication claire de l’expérience
décrite dans le premier paragraphe, vous pouvez
vous aider de schémas.
Exercice 2
Le chlorure de sodium
Un cristal de chlorure de sodium est formé d’ions
sodium Na+ et d’ions chlorures Cl-. On considère un ion
sodium et un ion chlorure distants de 564pm. La masse de
l’ion Na+ est de 3,82x10-26 kg, celle de l’ion Cl- est de
5,90x10-26 kg.
1. Interaction électrique entre ces deux ions
a) Quelle est la charge portée par l’ion sodium ?
Par l’ion chlorure ?
b) Calculer la valeur de la force électrique que l’ion
chlorure exerce sur l’ion sodium.
c) Représenter cette force sur un schéma.
2.
Interaction gravitationnelle entre ces deux ions
a) Sachant que la masse molaire atomique du sodium est égale à 23 g.mol-1, calculer la masse d’un
atome de sodium.
/ 12
( sur 4,5 points )
2. Pourquoi Du Fay est-il étonné du résultat de la
deuxième expérience ?
3. Expliquez le résultat de cette exprérience.
Après plusieurs tentatives, qui ne me satisfaisaient
nullement, j’approchai de la feuille chassée par le tube une
boule de cristal de roche frottée et rendue électrique : elle
repoussa cette feuille de même que le tube. Un autre tube
de verre la chassa de même. Enfin, je ne pus pas douter
que le verre et le cristal de roche ne fissent précisément le
contraire de la gomme copal, de l’ambre et de la cire
d’Espagne, en sorte que la feuille repoussée par les uns à
cause de l’électricité qu’elle avait, était attirée par les
autres ; cela me fit penser qu’il y avait peut-être deux
genres d’électricité différents et je fus confirmé dans ces
idées par les expériences suivantes. […]
Voilà donc deux électricités bien démontrées et je ne puis
me dispenser de leur donner des noms différents. […]
J’appellerai donc l’une électricité vitrée, l’autre électricité
résineuse […] parce que le verre et le copal sont les deux
matières qui m’ont donné lieu de découvrir ces deux
différentes électricités. ”
4. Comment Du Fay a-t-il mis en évidence les deux
sortes d’électricité ?
Résine d’une plante exotique de la famille des
légumineuses.
2Résine fossile.
3Cire végétale extraite d’une espèce de palmier.
1
( sur 7,5 points )
Comparer la masse de l’ion avec celle de l’atome
correspondant et expliquer pourquoi ce résultat
n’est pas étonnant.
c) Calculer la valeur de la force de gravitation que
l’ion chlorure exerce sur l’ion sodium.
d) Représenter cette force sur un schéma.
3. Cohésion du cristal de chlorure de sodium
a) Quelle est l’interaction qui réalise la cohésion d’un
cristal de chlorure de sodium ?
b) Les valeurs des forces trouvées sont-elles en accord avec votre réponse ?
c) Quelle est l’interaction qui réalise la cohésion d’un
ion sodium ? du noyau de l’ion sodium ?
b)
CHIMIE
Exercice 3
/8
( sur 3,5 points )
Sur un tube de JUVAMINE, on peut lire « dans un comprimé : la vitamine C de 300g d’oranges».
1. Sachant qu’un comprimé contient m1 =148mg de vitamine C (ou acide ascorbique de formule C 6H 8O6 ), quelle quantité
de matière de vitamine C contient 1kg d’oranges ?
2. Si on dissout un comprimé de JUVAMINE dans un verre d’eau de 250mL, quelle est la concentration molaire de
l’acide ascorbique dans la solution obtenue ?
3. On presse 1kg d’oranges et l’on obtient 1,10L de jus. Déterminer la concentration molaire en vitamine C de ce jus
d’orange.
Exercice 4
La lampe à incandescence
( sur 4,5 points )
Une lampe à incandescence de 75W est remplie de 273mg krypton. Le volume interne du gaz est de 101 mL. En état de fonctionnement permanent la pression est de 1,00bar. On suppose le gaz « parfait » et le volume interne de la lampe invariable.
1.
2.
3.
4.
Quelle est la masse volumique en g.cm −3 du krypton contenu dans cette lampe ?
Quelle est la quantité de krypton contenue dans cette lampe ?
Quelle est, en fonctionnement permanent la température du gaz krypton contenu dans cette lampe ?
La température de la pièce est de 22°C. Quelle est la pression du gaz dans la lampe lorsqu’elle est éteinte ? La masse volumique à cette température est elle la même que lorsque la lampe est allumée ?
Données:
K = 9.109 SI
G = 6,67.10-11 SI
e = 1,6x10-19 C
R = 8,314 SI
NA = 6,02x1023mol-1
T(K) = T(°C) + 273,15
1bar = 1,0.10 5 Pa
Rayon de la Terre : RT = 6,38.10 3 km
Masse de la Terre : MT = 5,97.10 21t
élément
M (g.mol-1)
Kr
83,8
C
12
Na
23,0
K
39
O
16