Devoirs 1er Semestre – Partie 3

Résumé et Points Clés

Titre : Devoirs 1er Semestre – Partie 3 – Physique-Chimie (2ème année Bac International – BIOF)

Consignes Générales : L’épreuve comporte 4 pages. La présentation, l’orthographe et la clarté des raisonnements sont évaluées. Les résultats doivent être justifiés et encadrés. Les applications numériques sans unité ne sont pas notées. Les parties sont indépendantes et peuvent être traitées dans l’ordre choisi.

Contenu du Sujet :

• Chimie (7 pts) : Étude cinétique de la décomposition de l’eau oxygénée (H₂O₂) catalysée par les ions Fe³⁺. Les concepts clés incluent :
  • Équation de décomposition : 2 H₂O₂ → O₂ + 2 H₂O.
  • Rôle des ions Fe³⁺ (catalyseur, facteur cinétique qualitatif).
  • Concentration d’une solution à “n volumes” : C = 8,92.10⁻² n (mol/L).
  • Dosage du diiode (I₂) formé par une solution de thiosulfate, avec utilisation d’empois d’amidon (indicateur coloré) et de glace (pour ralentir la réaction et “figer” l’état).
  • Analyse de la courbe [I₂]=f(t) pour déterminer la vitesse de réaction, son évolution (elle diminue au cours du temps à cause de la diminution des concentrations des réactifs) et le temps de demi-réaction (t₁/₂).
• Physique – Exercice 1 (6 pts) : Étude d’une onde mécanique progressive sinusoïdale sur une corde.
  • Nature de l’onde : transversale (le déplacement est perpendiculaire à la direction de propagation).
  • Détermination de la célérité (v), de l’amplitude (a), de la longueur d’onde (λ) et de la fréquence (N) à partir des données temporelles et spatiales.
  • Utilisation d’un stroboscope pour observer le mouvement apparent de la corde.
• Physique – Exercice 2 (7 pts) : Étude de la diffraction d’une Onde Lumineuse Monochromatique (OLM) par une fente fine.
  • Caractéristique invariante d’une OLM : sa fréquence.
  • Relation entre le rayon de la tache centrale (r), la longueur d’onde (λ), la distance à l’écran (D) et la largeur de la fente (a) : r = (λD)/a (pour de petits angles).
  • Influence d’une lame de plexiglas (d’indice n) sur la diffraction : la longueur d’onde dans le milieu change (λ_n = λ_vide/n), ce qui modifie le rayon de la tache.
  • Observation avec de la lumière blanche : on obtient une tache centrale blanche et des franges colorées.
• Exercice Facultatif : Relation entre la vitesse d’une onde sur une corde, sa tension (T) et sa masse linéique (μ) : v = √(T/μ).

Conseils pour l’examen : Bien lire les consignes générales. Justifier systématiquement les réponses et encadrer les résultats numériques avec leurs unités. Pour la chimie, maîtriser les dosages et l’analyse graphique cinétique. Pour la physique, savoir exploiter les représentations graphiques (courbe, aspect de la corde) et appliquer les formules de base sur les ondes et la diffraction.