- acide formique, conductimétrie (4 points) |
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Partie A : Onde à la surface de l'eau Un insecte évolue à la surface de l'eau en ramant avec ses pattes. Sa présence est souvent trahie par des ombres projetées sur le fond. Ces ombres sont la conséquence de la déformation de la surface de l'eau au contact de l'extrèmité des six pattes de l'insecte.
corrigé Cuve à ondes : utilisée au lycée pour l'étude de la propagation des ondes à la surface de l'eau. L'onde est transversale, la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde. Le brin d'herbe monte puis ensuite redescend ( l'onde ne transporte pas de matière). Il retrouve sa position initiale, dès que l'onde est passée. Pendant une durée Dt = t2 - t1 = 10 s, l'onde parcourt une distance d = 0,7 *100 = 0,7 m ( mesure faite sur les schémas au double décimètre , différence des rayons des deux cercles, puis tenir compte de l'echelle) v = 0,7 / 10 = 0,07 m/s = 7 cm/s. 3l = 5,3 cm mesurés sur le schéma tenir compte de l'échelle ½. :3l = 2,65 cm l =2,65 / 3 = 0,88 cm = 8,8.10-3 m. c = l * fréquence = 8,8 10-3 *5 = 4,4 10-2 m/s = 4,4 cm/s. La distance entre les deux galets doit être du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de l'onde produitr par les ailes du papillon. Soit de l'ordre de 10-2 ou 10-3 m. Les galets diffractent les ondes. La diffraction ne modifie pas la longueur d'onde. L'ouverture se comporte comme une source de vibrations. d1 = distance papillon - insecte n°1 = 6cm on trace un cercle de rayon 6 cm dont le centre est confondu avec l'insecte n°1. Le papillon est situé quelque part sur ce cercle. L'onde générée par le papillon met 1 s pour parvenir à l'insecte n°2: donc d2 = c.Dt = 4,4 *1 = 4,4 cm. On trace un cercle de rayon 4,4 cm dont le centre est confondu avec l'insecte n°2. Il reste deux positions possibles pour le papillon. L'insecte n°3 détecte cette même onde avec un retard de 1,5 s sur l'insecte n°2. L'insecte n°3 est plus éloigné du papillon que ne l'est l'insecte n°2. Une seule position est possible pour le papillon.
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Partie B: Le saut de la grenouille Pour atteindre un nénuphar situé à 40 cm une grenouille effectue un saut avec une vitesse initiale v0=2 m/s. Le vecteur vitesse initiale fait un angle a0 de 45° par rapport à l'horizontal. On prend g= 10 m/s². On obtient l'enregistrement des positions successives du centre de gravité de la grenouille. Le document ci-dessous est à l'échelle ½. ![]() La première position G0 correspond à l'origine du repère O, à la date choisie comme origine des temps. La durée entre deux positions successives est t= 20 ms.
corrigé ![]() v9 = (G8G9+G9G10 )/ (2t) = 2,9*2 10 / 4 10-3 =1,4.102 cm.s-1 = 1,4 m.s-1 représenté par une flèche de 2,8 cm partant de G9 et parallèle à G8G10 v11 = (G10G11+G11G12 )/ (2t) = 3,2*2 10 / 4 10-3 =1,6.102 cm.s-1 = 1,6 m.s-1 représenté par une flèche de 3,2 cm partant de G11 et parallèle à G10G12 l'échelle ½ du document est prise en compte en multipliant (G8G9+G9G10 ) et (G10G11+G11G12 ) par deux. représenté par une flèche 0,75 cm soit DV = 0,38 cm./s a10 = DV / (2t) = 9,4 m.s-2 Système: grenouille ; référentiel : le sol, référentiel terrestre supposé galiléen Inventaire des forces: poids de la grenouille D'après la deuxième loi de Newton : mg=ma ( les vecteurs sont notés en gras et en bleu) donc g = a le vecteur accélération possède une direction verticale, sens vers le bas, valeur g = 10 m./s² Dans le repère donnéé : a ( 0 ; -10) or la vitesse est une primitive de l'accélération, la constante d'intégration est la vitesse initiale. vx(t) = v0 cos a0 . vy(t) = -gt + v0 sin a0 . le vecteur position est une primitive de la vitesse, la constante d'intégration est la position initiale x(t) = v0 cos a0 t = 2 cos 45 t = 1,4 t (1) y(t) = -½gt² + v0 sin a0 t = -5 t² + 2 sin 45 t = -5t² + 1,4 t.(2) Pour obtenir la trajectoire, éliminer le temps : (1) donne t = x(t) /( v0 cos a0 ) repport dans (2) : y = -½g x² / ( v0 cos a0 )² + tan a0 x y = -5 x² / (4 cos ² 45) + tan 45 x y = -2,5 x² + x. Equation correspondant à une trajectoire parabolique et en conséquence conforme à l'enregistrement.
vy = 0 soit -g.tS + v0 sin a0 = 0 tS = v0 sin a0 / g. La hauteur maximale est atteinte par la grenouille à la date tS. ymax = -½ g [v0 sin a0 / g]² + v0 sin a0 v0 sin a0 / g. ymax =½ v²0 sin² a0 / g = 0,5*4*sin²45 / 10 = 0,10 m ( conforme à
l'enregistrement)
y = -½g x² / ( v0 cos a0 )² + tan a0 x 0= -½g x² / ( v0 cos a0 )² + tan a0 x simplifier par x / cos a0 : 0 = -½g x / ( v²0 cos a0 ) + sin a0 . v²0 = g x / (2 cos a0sin a0 ) v²0 = 10*0,6 / (2 cos45 *sin 45) = 6 ; v0 = 2,45 m/s.
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Le transfert d'informations par signaux chimiques entre individus s'effectue à l'aide de phéromones. Par exemple : ![]() Dans une écriture topologique on ne représente pas les atomes de carbone ni les atomes d'hydrogène liés aux atomes de carbone.
corrigé
éthanoate de 3-méthylbutyle est synthétisée à partir d'acide éthanoïque et du 3-méthylbutan-1-ol ( CH3)2CH-CH2-CH2-CH2-OH acide éthanoïque + 3-méthylbutan-1-ol = éthanoate de 3-méthylbutyle + eau C2H4O2 (l) + C5H12O (l) = C7H14O2 (l) + H2O (l) Il s'agit d'une réaction d'estérification. Cette transformation est lente, athermique et limitée (t < 1) par l'hydrolyse de l'ester. Affirmation 1: Fausse, un catalyseur ne modifie pas l'état d'équilibre d'un système. Affirmation 2: Fausse, le taux d'avancement final est le même qu'en l'absence de catalyseur. Affirmation 3: Vraie. En remplaçant l'acide éthanoïque par l'anhydride éthanoïque, la transformation serait totale. R-COOCH3 (l) + HO- (aq) = R-COO-(aq) + CH3OH (aq) La réaction d'hydrolyse basique appelée saponification est une transformation totale. t = 10-15 g.L-1 masse molaire B (C8H16O) : 12*8+16+16 = 128 g/mol C= 10-15 / 128 = 8.10-18 mol.L-1 On ne pulvérise pas directement l'espèce active sur les cultures et les quantités utilisées sont extrêmement faibles. Le but n'est pas de détruire les insectes, mais de les attirés loin des cultures.
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L'acide formique ou méthanoïque HCOOH est soluble dans l'eau. Ka ( HCOOH / HCOO-)= 1,8 10-4 à 25°C. Conductivités molaires ioniques à 25°C (S m² mol-1) :l(H3O+) = 35 10-3 ; l (HCOO-)=5,46 10-3.
corrigé Qté de matière d'acide formique : n = c0 v0= m / masse molaire(46 g/mol) m = 0,01*0,1*46 = 4,6 10-2 g. HCOOH(aq) + H2O(l) = HCOO-(aq) + H3O+(aq)
t = xéq / xmax = [H3O+]éq v0/ (c0v0 ) = [H3O+]éq / c0. Qr,éq = [H3O+]éq[HCOO-]éq/[HCOOH]éq. D'après l'équation chimique [H3O+]éq = [HCOO-]éq D'après la conservation de la matière [HCOOH]éq = [HCOOH]initiale - [HCOO-]éq [HCOOH]éq = c0 - [H3O+]éq On obtient Qr,éq = [H3O+]2éq / (c0-[H3O+]éq ) s = l (H3O+) [H3O+]éq + l (HCOO-) [HCOO-]éq s = [l (H3O+) + l (HCOO-) ] [H3O+]éq s = (35+5,46) 10-3 [H3O+]éq = 4,046 10-2 [H3O+]éq 0,05 = 4,046 10-2 [H3O+]éq [H3O+]éq = 5/4,046 = 1,23 mol m-3 = 1,23 10-3 mol/L t =1,23 10-3 / 0,01 = 0,123 soit (12 %) Qr,éq = (1,23 10-3)2/ (0,01-1,23 10-3 )= 1,5 10-6 / 8,77 10-3 = 1,7.10-4 Ka est très proche de Qr,éq. En théorie Ka = Qr,éq : le manque de précision sur la valeur mesurée de la conductivité s peut expliquer la différence ( faible ) constatée. De plus, on constate que plus la solution est diluée, plus le taux d'avancement de la réaction est grand., se rapproche de 1. Par contre la concentration n'a pas influence sur le quotient de réaction à l'équilibre. Sa valeur ne dépend que de la température.
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