Correction Bac Réunion Juin 2008
Calculatrice autorisée
I ) Pile et charge d'un condensateur - étude électrique - étude chimique (8 points)
II ) Pendule élastique (4 points)
III ) Taux d'alcoolémie
(4 points)
IV) Extraction du limonène et du citral
dans l'écorce d'orange (spe) (4 points)
Correction Bac Réunion Juin 2008 - I ) Pile et charge d'un condensateur - étude électrique :
Partie A : Etude électrique
1) schéma
2) D’après le montage :
E = uR + uC ; uR = R . i ; q = C . uC
i = dq/dt = C . duC/dt
uR = R . C . duC/dt
E = R . C . duC/dt + uC
3) uC augmente jusqu’à une valeur maximale, elle est alors constante, duC/dt = 0. D’après la relation précédente, uC max vaut E.
4.1) duC/dt = (E / τ) . exp(- t / τ ) ; E = R . C . (E / τ) . exp(- t / τ ) + E (1 - exp(- t / τ ))
0 = ((R . C / τ) – 1) . exp(- t / τ ) ; (R . C / τ) – 1 = 0 ; τ = R . C
4.2) [R] = [uR / i] = U . I-1 ; [C] = [i / (duC/dt)] = I . T . U-1
[R .C] = [R] . [C] = U . I-1 . I . T . U-1 = T ; τ est bien homogène à un temps.
4.3) τ = R . C = 1,0.106 x 10.10-6 = 10 s
4.4) On peut utiliser 2 méthodes pour déterminer τ :
* méthode des 67 % : à t = τ , uC = E . ( 1 – e-1) = 1,5 x (1 – e-1) = 0,95 V
D’après la figure 2, pour uC = 0,95 V , t = τ = 10 s
* méthode de la tangente à l’origine :
La tangente à l’origine coupe l’asymptote (u = E) au temps τ.
Cette méthode est moins précise car le tracé de la tangente peut varier.
5.1) uC / E = (1 - exp(- t / τ )) ; exp(- t / τ )) = 1 – uC / E
- t / τ = ln (1 – uC / E ) ; t = - τ . ln (1 – uC / E )
5.2) tf = - 10 x ln(1 – 1,2 / 1,5) = 16 s (vérifiable sur la figure n°2)
5.3) tf est la période du phénomène. f = 1 / tf = 1 / 16 = 6,2.10-2 Hz
6.1) i = C . duC/dt = C . (E / τ) . exp(- t / τ ) = (E / R) . exp(- t / τ )
6.2) i(0) = E / R = 1,5 / 1,0.106= 1,5.10-6 A
i(tf) = (E / R) . exp(- tf/τ ) = (1,5 / 1,0.106 ) .exp(-16 / 10) = 3,0.10-7 A = 0,30 μA
7.1) Eelect = ½ C .uC2 ; C : capacité en Farad (F) ; uC : tension en Volt (V)
7.2) Eelect(tf) = 0,5 x 10.10-6 x 1,22 = 7,2.10-6 J = 7,2 μF
7.3) Cette différence importante entre EG et Eélec s'explique par la forte consommée d'énergie de la grosse résistance par effet Joule.
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Correction Bac Réunion Juin 2008 - I ) Pile et charge d'un condensateur - étude chimique de la pile :
Partie B : Etude chimique de la pile :
8.1) Ag(NO3)(s) = Ag+(aq) + NO3-(aq) et Zn(NO3)2 (s) = Zn 2+(aq) + 2 NO3-(aq)
8.2) [Ag+]0 = [NO3-]0 = c0 = 0,100 mol.L-1 dans une demi-pile
[Zn 2+]0 = c0 ; [NO3-]0 = 2 c0 = 0,200 mol.L-1 dans l'autre demi-pile.
9.1) Zn 2+(aq) + 2 e- = Zn(s) et Ag+(aq) + e- = Ag(s)
9.2) 2 Ag(s) + Zn 2+(aq) = Zn(s) + 2 Ag+(aq) K = 10-52
10.1) Qr, i = [Ag+ ]02 / [Zn 2+]0 = c02 / c0 = 0,100
Qr , i > K, d'après le critère d'évolution spontané, la réaction évolue dans le sens inverse de l'équation, sens de formation de Zn 2+ .
10.2) Sens spontané : Zn(s) + 2 Ag+(aq) = 2 Ag(s) + Zn 2+(aq)
10.3) Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons.
Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons.
L'oxydant est l'ion argent Ag+ et le réducteur est le métal zinc Zn.
10.4) C'est l'électrode de zinc qui fournit les électrons au circuit, c'est le pôle négatif de la pile
Le courant sort de l'électrode d'argent , c'est le pôle positif de la pile.
10.5) L'électronégativité des solutions est assurée par le pont salin, dans la demi-pile "zinc", il y a formation d'ions Zn 2+ , il faut donc apporter des anions et dans l'autre demi-pile, il y a consommation d'ions Ag+ , il faut apporter des cations.
11)
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Correction Bac Réunion Juin 2008 - II ) Pendule
élastique :
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Correction Bac Réunion Juin 2008 - III ) Taux d'alcoolémie
:
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