Partie 1: Contrôle des connaissances en physique chimie Partie 2: problème de chimie Partie 3: résolution de…

Question

Partie 1: Contrôle des connaissances en physique chimie Partie 2: problème de chimie Partie 3: résolution de problème de physique

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Voici les solutions détaillées aux questions posées.

Partie 1: Contrôle des connaissances en physique chimie.

1.1 Complète les phrases suivantes par les mots qui conviennent.

1.1.1 Un hydrocarbure de formule $C_nH_{2n}$ appartient à la famille des alcènes (ou cycloalcanes).
1.1.2 Les solutions ioniques conduisent le courant électrique.
1.1.3 Les ions hydroxydes $(OH^-)$ sont majoritaires dans les solutions basiques.
1.1.4 Le gaz qui se dégage lors de l'action de l'acide chlorhydrique sur le zinc est le dihydrogène ( $H_2$ ).

1.2 Corrige les phrases suivantes.

1.2.1 La myopie se corrige avec des lunettes constituées de lentilles divergentes.
1.2.2 Le travail du poids d'un objet en chute libre est moteur.
1.2.3 Deux corps chargés d'électricité de même nature se repoussent.

1.3 Réponds par vrai ou faux.

1.3.1 La résistance d'un conducteur ohmique s'exprime en volt.
❌ Faux. La résistance s'exprime en ohms ( $\Omega$ ).

1.3.2 L'expression de l'énergie cinétique d'un objet de masse $m$ , se déplaçant avec une vitesse $V$ est $1/2mV$ .
❌ Faux. L'expression correcte est $E_c = \frac{1}{2}mV^2$ .

1.3.3 L'effet Joule sert à transformer l'énergie électrique en énergie thermique.
✅ Vrai.

Partie 2: Problème de chimie

Données:
$V_a = 100 \text{ mL} = 0,1 \text{ L}$
$C_a = 0,2 \text{ mol} \cdot L^{-1}$
$M(H) = 1 \text{ g/mol}$
$M(Cl) = 35,5 \text{ g/mol}$

2.1 Écris l'expression de la relation entre la concentration molaire $C$ et la concentration massique $C_m$ de cette solution.

L'expression est:

C_m = C \times M

où $M$ est la masse molaire du soluté.

2.2 Trouve la valeur de la concentration massique de la solution d'acide chlorhydrique.

Calculer la masse molaire de l'acide chlorhydrique (HCl).
$M_{HCl} = M(H) + M(Cl) = 1 \text{ g/mol} + 35,5 \text{ g/mol} = 36,5 \text{ g/mol}$
Calculer la concentration massique $C_m$ .
$C_m = C_a \times M_{HCl} = 0,2 \text{ mol} \cdot L^{-1} \times 36,5 \text{ g/mol} = 7,3 \text{ g} \cdot L^{-1}$
La concentration massique de la solution d'acide chlorhydrique est $\boxed{\text{7,3 g}\cdot\text{L}^{-1}}$ .

2.3 On prélève $20 \text{ mL}$ de cette solution acide que l'on dose par $30 \text{ mL}$ d'une solution basique d'hydroxyde de sodium $(Na^+ + OH^-)$ de concentration $C_b$ .

2.3.1 Écris l'équation-bilan de la réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium.

L'acide chlorhydrique est $HCl$ (ou $H^+ + Cl^-$ ) et l'hydroxyde de sodium est $NaOH$ (ou $Na^+ + OH^-$ ). La réaction de neutralisation est entre les ions $H^+$ et $OH^-$ .
$H^+(aq) + OH^-(aq) \longrightarrow H_2O(l)$
L'équation bilan complète est:
$HCl(aq) + NaOH(aq) \longrightarrow NaCl(aq) + H_2O(l)$
2.3.2 Trouve la concentration molaire $C_b$ de la solution basique.
Convertir les volumes en litres.
$V_{a,prélevé} = 20 \text{ mL} = 0,020 \text{ L}$ $V_b = 30 \text{ mL} = 0,030 \text{ L}$
Appliquer la relation à l'équivalence pour un dosage acide-base fort.
À l'équivalence, le nombre de moles d'acide est égal au nombre de moles de base:
$n_a = n_b \implies C_a \times V_{a,prélevé} = C_b \times V_b$
Calculer $C_b$ .
$C_b = \frac{C_a \times V_{a,prélevé}}{V_b} = \frac{0,2 \text{ mol} \cdot L^{-1} \times 0,020 \text{ L}}{0,030 \text{ L}} = \frac{0,004}{0,030} \text{ mol} \cdot L^{-1} \approx 0,133 \text{ mol} \cdot L^{-1}$
La concentration molaire de la solution basique est $\boxed{\text{0,133 mol}\cdot\text{L}^{-1}}$ .

Partie 3: Résolution de problème de physique

Données:
$g = 10 \text{ N/kg}$
$m = 800 \text{ kg}$
$V = 72 \text{ km} \cdot h^{-1}$
$d = 10 \text{ km}$
$F = 9,5 \cdot 10^2 \text{ N}$

3.1 Calcule le poids de la voiture.
Utiliser la formule du poids.
$P = m \times g$
Substituer les valeurs et calculer.
$P = 800 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg} = 8000 \text{ N}$
Le poids de la voiture est $\boxed{\text{8000 N}}$ .

3.2 Calcule le travail du poids lors du déplacement de la voiture.
Identifier la direction des forces et du déplacement.
Le déplacement est horizontal et le poids est une force verticale. L'angle entre le vecteur poids et le vecteur déplacement est de $90^\circ$ .
Utiliser la formule du travail.
$W_P = P \times d \times \cos(\alpha)$ $W_P = 8000 \text{ N} \times 10 \text{ km} \times \cos(90^\circ)$
Puisque $\cos(90^\circ) = 0$ :
$W_P = 0 \text{ J}$
Le travail du poids est $\boxed{\text{0 J}}$ .

3.3 Donne l'expression de l'énergie cinétique d'un mobile de masse $m$ , se déplaçant à la vitesse $V$ .

L'expression de l'énergie cinétique est:
$E_c = \frac{1}{2}mV^2$
3.4 Calcule la valeur de l'énergie cinétique de la voiture.
Convertir la vitesse en mètres par seconde (m/s).
$V = 72 \text{ km} \cdot h^{-1} = 72 \times \frac{1000 \text{ m}}{3600 \text{ s}} = 20 \text{ m/s}$
Calculer l'énergie cinétique.
$E_c = \frac{1}{2}mV^2 = \frac{1}{2} \times 800 \text{ kg} \times (20 \text{ m/s})^2$ $E_c = 400 \text{ kg} \times 400 \text{ m}^2/\text{s}^2 = 160000 \text{ J}$
L'énergie cinétique de la voiture est $\boxed{\text{160000 J}}$ .

3.5 Détermine la valeur du travail accompli par la force motrice en J et en kWh.
Convertir la distance en mètres.
$d = 10 \text{ km} = 10000 \text{ m}$
Calculer le travail de la force motrice en Joules.
La force motrice est dans la direction du déplacement, donc l'angle est $0^\circ$ et $\cos(0^\circ) = 1$ .
$W_F = F \times d \times \cos(0^\circ) = F \times d$ $W_F = 9,5 \cdot 10^2 \text{ N} \times 10000 \text{ m} = 950 \text{ N} \times 10000 \text{ m} = 9500000 \text{ J}$
Convertir le travail en kilowattheures (kWh).
On sait que $1 \text{ kWh} = 3,6 \times 10^6 \text{ J}$ .
$W_F (\text{kWh}) = \frac{9500000 \text{ J}}{3,6 \times 10^6 \text{ J/kWh}} \approx 2,6388 \text{ kWh}$
Le travail accompli par la force motrice est $\boxed{\text{9500000 J}}$ ou $\boxed{\text{2,64 kWh}}$ .

3.6 Trouve le temps mis en seconde (s) et en minutes (min) pour accomplir ce travail.
Calculer le temps en secondes.
Puisque la vitesse est constante, $t = \frac{d}{V}$ .
$t = \frac{10000 \text{ m}}{20 \text{ m/s}} = 500 \text{ s}$
Convertir le temps en minutes.
$t (\text{min}) = \frac{500 \text{ s}}{60 \text{ s/min}} \approx 8,33 \text{ min}$
Le temps mis est $\boxed{\text{500 s}}$ ou $\boxed{\text{8,33 min}}$ .

3.7 Calcule la puissance mécanique développée par la force motrice.
Utiliser la formule de la puissance $P = F \times V$ .
$P = F \times V$ $P = 9,5 \cdot 10^2 \text{ N} \times 20 \text{ m/s} = 950 \text{ N} \times 20 \text{ m/s} = 19000 \text{ W}$
La puissance mécanique développée par la force motrice est $\boxed{\text{19000 W}}$ .

Partie 1: Contrôle des connaissances en physique chimie Partie 2: problème de chimie Partie 3: résolution de problème de physique

Step-by-step solution

Calculer la masse molaire de l'acide chlorhydrique (HCl).

Calculer la concentration massique $C_m$ .

Convertir les volumes en litres.

Appliquer la relation à l'équivalence pour un dosage acide-base fort.

Calculer $C_b$ .

Utiliser la formule du poids.

Substituer les valeurs et calculer.

Identifier la direction des forces et du déplacement.

Utiliser la formule du travail.

Convertir la vitesse en mètres par seconde (m/s).

Calculer l'énergie cinétique.

Convertir la distance en mètres.

Calculer le travail de la force motrice en Joules.

Convertir le travail en kilowattheures (kWh).

Calculer le temps en secondes.

Convertir le temps en minutes.

Utiliser la formule de la puissance $P = F \times V$ .

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Step-by-step solution

Calculer la masse molaire de l'acide chlorhydrique (HCl).

Calculer la concentration massique CmC_mCm​.

Convertir les volumes en litres.

Appliquer la relation à l'équivalence pour un dosage acide-base fort.

Calculer CbC_bCb​.

Utiliser la formule du poids.

Substituer les valeurs et calculer.

Identifier la direction des forces et du déplacement.

Utiliser la formule du travail.

Convertir la vitesse en mètres par seconde (m/s).

Calculer l'énergie cinétique.

Convertir la distance en mètres.

Calculer le travail de la force motrice en Joules.

Convertir le travail en kilowattheures (kWh).

Calculer le temps en secondes.

Convertir le temps en minutes.

Utiliser la formule de la puissance P=F×VP = F \times VP=F×V.

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Calculer la concentration massique $C_m$ .

Calculer $C_b$ .

Utiliser la formule de la puissance $P = F \times V$ .