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CONTRÔLE 1 PHYSIQUE 2ÈME ANNÉE DE BACCALAURÉAT SM CHIMIE À température élevée,

CONTRÔLE 1 PHYSIQUE 2ÈME ANNÉE DE BACCALAURÉAT SM CHIMIE À température élevée, le pentaoxyde de diazote, de formule N2O5 se décompose selon la réaction lente suivante : 2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g) On se propose d’étudier la cinétique de cette réaction lente et totale. Protocole expérimental On place du pentaoxyde de diazote dans une enceinte fermée de volume V = 0,50 L à température constante T = 318 K. Un baromètre mesure l’évolution de la pression P de l’enceinte en fonction du temps. A t = 0, on mesure une pression P0 = 463,8 hPa = 4,638 × 104 Pa. Les mesures du rapport P/P0 en fonction du temps sont reportées dans le tableau ci-dessous. Dates t en s 0 10 20 40 60 80 100 0 P P 1,000 1,435 1,703 2,047 2,250 2,358 2,422 À partir de ces mesures, il est possible de déterminer l’avancement x de la réaction en fonction du temps et de représenter le graphique de l’avancement x en fonction du temps (figure2). Données : Constante des gaz parfaits R = 8,31 J.mol1.K1. On considère que tous les gaz se comportent, au cours de l’expérience, comme des gaz parfaits. 1. Soit n0 la quantité de matière initiale du pentaoxyde de diazote. 1.1. Calculer n0. 1.2. Donner le tableau d’avancement de la transformation chimique étudiée. 1.3. Calculer l’avancement maximal xmax. 2. Pour réaliser ce suivi temporel de la réaction, il a fallu trouver la relation entre 0 P P et x. 2.1. En utilisant le tableau d’avancement, exprimer la quantité de matière totale de gaz nG en fonction de n0 et de x avancement de la réaction. 2.2. En déduire, en appliquant l’équation d’état des gaz parfaits, la relation suivante : 0 0 P 3x 1 P n   2.3. En utilisant le résultat du 1.3, calculer le rapport max 0 P P où Pmax est la valeur de la pression de l’enceinte lorsque l’avancement maximal est atteint. 2.4. Justifier à l’aide du tableau de mesures en page précédente que la réaction n’est pas terminée à t = 100 s. 3. Étude de la cinétique de la réaction. Le volume V de l’enceinte étant constant, on définit la « vitesse volumique » de la réaction par : v = 1 dx . V dt 3.1.Comment varie la vitesse volumique de réaction au cours du temps ? Justifier à l’aide de la courbe figure 2. 3.2 Définir le temps de demi-réaction t1/2 et déterminer sa valeur à l’aide du graphe. PHYSIQUE Exercice 1 Figure 2 Figure 1 Figure 2 1. Un véhicule muni d'une sirène est immobile. La sirène retentit et émet un son de fréquence f = 680 Hz. Le son émis à la date t = 0 se propage dans l'air à la vitesse c = 340 m.s-1 à partir de la source S. On note λ la longueur d'onde correspondante. La figure 1 ci-dessous représente le front d'onde à la date t = 4 T (T étant la période temporelle de l'onde sonore.) Répondre par «vrai» ou «faux» aux sept affirmations suivantes en justifiant son choix. 1.1. Une onde sonore est une onde transversale. 1.2. Une onde mécanique se propage dans un milieu matériel avec transport de matière. 1.3. La longueur d'onde est indépendante du milieu de propagation. 1.4. Un point M distant du point S d'une longueur égale à 51,0 m du milieu reproduit le mouvement de la source S avec un retard Δt =1,5 s. 1.5. Le front d'onde a parcouru d = 40.0 m à la date t = 3T. 1.6. Deux points situés à la distance d’ = 55,0 m l'un de l'autre dans la même direction de propagation vibrent en phase. 1.7. L'onde se réfléchit sur un obstacle situé à la distance d" = 680 m de la source. L'écho de l'onde revient à la source 2,0 s après l'émission du signal. 2. Le véhicule se déplace maintenant vers la droite à la vitesse v inférieure à c. La figure 2 donnée au-dessus représente le front de l'onde sonore à la date t = 4 T. 2.1. Donner la définition d'un milieu dispersif. L'air est-il un milieu dispersif pour les ondes sonores ? 2.2. Le véhicule se rapproche avec une vitesse v, d'un observateur immobile au point O. On note d la distance qui sépare S de O, à la date t1 d'émission du premier bip sonore. Le son se propage à la célérité c. 2.2.1. Rappeler la relation générale liant la vitesse de propagation, la longueur d'onde et la fréquence. 2.2.2. Donner la relation entre T et f. 2.2.3. Ecrire t' la date de réception du premier bip en O. 2.2.4. Ecrire t" la date de réception du second bip en O. 2.2.5. Ecrire T ' la période du son reçu en O. 2.2.6. En déduire que la f’ permet d'écrire f ' = f . c c v  (f ’ étant la fréquence sonore perçue par l'observateur). 2.2.7. Donner l’expression de la longueur d’onde λ’ perçue par l’observateur. 2.2.8. Le son perçu est-il plus grave ou plus aigu que le son d'origine ? Justifier. 2.3. Dans un deuxième temps, le véhicule s'éloigne de l'observateur à la même vitesse v. 2.3.1. Donner, sans démonstration, les expressions de la nouvelle longueur d'onde λ" et de la nouvelle fréquence f " perçues par l'observateur en fonction de f, v et c. 2.3.2. Le son perçu est-il plus grave ou plus aigu que le son d'origine ? Justifier. 2.4. Exprimer, puis estimer en km.h-1, en arrondissant les valeurs à des nombres entiers, la vitesse du véhicule qui se rapproche de l'observateur sachant que ce dernier perçoit alors un son de fréquence f ' = 716 Hz. Exercice 2 Un faisceau lumineux de longueur d’onde λ1 = 750nm se propage dans l’air et pénètre dans une fibre optique d’indice n2 = 1, 50, sous une incidence i = 10, 0◦. L’indice de l’air sera pris égal à celui du vide n1 = 1, 00. La face d’entrée du faisceau est perpendiculaire à la fibre. 1. a. Quelle est la célérité v1 de la lumière dans l’air et la célérité v2 dans la fibre ? b. Quelle est la fréquence N1 de l’onde lumineuse dans l’air et la fréquence N2 dansla fibre ? 2. a. Rappeler les lois de Descartes pour la réfraction b. Quelle est la valeur de l’angle de réfraction r dans la fibre ? c. Schématiser le début de la propagation du faisceau dans la fibre. Sous quelle incidence i′ encontre -t-il la surface séparant la fibre de l’air. d. Quel est l’angle limite d’incidence i1 pour qu’un faisceau se propageant dans la fibre ne soit pas réfracté dans l’air ? e. Quelle sera alors la propagation du faisceau ? on donne : c = 3.108 m.s-1 uploads/Finance/ controle-1-physique-2eme-annee-de-baccalaureat-sm.pdf