Concours technicien en expérimentation scientifique St Etrienne 2008. hydrochimie isotopique, acide base, hydraulique, optique

Hydrochimie isotopique. En hydrochimie isotopique, on utilise les traçeurs naturels. Pour cela, on travaille sur l'eau et plus particulièrement sur la molécule de l'eau qui est composée de deux types d'atomes. Quels sont ces deux types d'atomes ? Oxygène et hydrogène. Un atome est composé de trois particules élémentaires. Quelles sont-elles ? Proton, neutron, électron. De quoi est constitué le noyau ? Proton, neutron. En hydrologie isotopique, le terme isotope se dit d'éléments chimiques identiques, ne différant que par les masses de leurs atomes.  Parmi les isotopes suivants, quels sont ceux qui sont radioactifs ? Oxygène 18, carbone 13, tritium, oxygène 16, deutérium, carbone 14. tritium, carbone 14. Tous ces isotopes sont analysés en spectrométrie de masse. Quelle en est la technique ? La spectrométrie de masse caractérise la structure chimique des molécules en les fragmentant. Son principe : séparation en phase gazeuse de molécules chargées d'après leur rapport masse/charge (m/z). L'impact électronique fourni de nombreux fragments et le spectre compte un très grand nombre de raies. On identifie un composé en comparant son spectre de masse à des banques de spectres de masse de composés connus.   Chimie. Vous devez préparer 150 mL d'une solution d'acide chlorhydrique à 4 mmol/L.Vous avez à votre disposition une bouteille avec l'étiquette ci-dessous : HCl ; d=1,18 ; 37% en masse ; M=36,45 g/mol. Quel volume d'acide chlorhydrique est nécessaire à la préparation de la solution ? Masse de 1L : 1180 g ; masse d'acide pur dans 1 L : 1180*37/100 =436,6 g. quantité de matière d'acide : n = m/M = 436,6/36,45 =11,98 mol dans 1 L. Facteur de dilution F = concentration mère / concentration fille = 11,98/4 10-3 =2994,5. Volume à prélever : 150/2994,5 =0,050 mL. Quel sera le pH de votre solution ? [H3O+]= 4 10-3 mol/L ; pH= - log 4 10-3 ; pH= 2,4. Quel volume d'une solution à 0,02 mol/L d'hydroxyde de calcium faudra t-il utiliser pour neutraliser les 150 mL de cette solution ? Hypothèse : 0,02 mol/L en soluté apporté. Ca(OH)2 = Ca2+ + 2HO- ; donc [HO-] = 0,04 mol/L. Quantité de matière d'acide : n = C V = 4 10-3*0,150 = 6 10-4 mol. Equation de la réaction du titrage : HO- +H3O+= 2H2O En conséquence la quantité de matière d'ion hydroxyde est égale à 6 10-4 mol. V = 6 10-4 /[HO-] =6 10-4 /0,04=0,015 L = 15 mL.   Le dessin ci-dessous représente un réservoir de 31,4 L de volume et de 1 m de longueur intérieure. Calculer le diamètre intérieur du réservoir. Volume ( m3) = section (m2) * longueur (m) ; pR2 = 31,4 10-3 / 1 = 31,4 10-3 m2. R2 =31,4 10-3 /3,14 =10-2 m2 ; R =0,1 m ; diamètre = 0,2 m. On applique à l'intérieur de ce réservoir une pression de 1 bar relatif. Calculer la force sur l'un des fonds en kg-force et en Newton. pression relative : p=105 Pa ; section du fond S= pR2 =31,4 10-3 m2. force (N) = p(Pa) * S(m2) = 105*31,4 10-3 = 3140 N. 1 kgf = 9,8 N d'où 3140/9,8 =320 kgf. Si on doublait le diamètre du réservoir, résisterait-il mieux ou moins bien à la pression ? A pression inchangée, la force appliquée sur le fond est proportionnelle à la surface du fond. Si la surface du fond quadruple, la force quadruple. Hydraulique. Donner l'équivalence entre le bar et le pascal. Quelle est l'unité du système internationnal ? Le pascal 5Pa) est l'unité de pression dans le système SI : 1 bar ~ 105 Pa. On considère un réservoir contenant de l'eau : g = 9,81 m/s2 ; reau = 1000 kg m-3 ; pression atmosphérique Patm = 105 Pa. Quelle est la pression absolue à 2 m de profondeur ? pression due à l'air + pression due aux 2 m d'eau = patm + reaugh = 105 + 1000*9,81*2 = 1,2 105 Pa = 1,2 bar. Optique : Le foyer objet d'une lentille mince est : - dans l'espace objet réel - dans l'espace image réelle - dans l'espace objet, ou image réel. Pour une lentille convergente le foyer objet est dans l'espace objet réel ; pour une lentille divergente, le foyer objet est dans l'espace image réelle. Ici le type de lentille n'est pas précisé : donc "dans l'espace objet, ou image réel".  Un objet AB réel est situé à une distance 2f' d'une lentille convergente de focale f' et de centre O, a son image A' à son : - foyer image, en OA' = 2f'/3 ; - en OA' = 2f'. Sur un banc d'optique de 1,5 m de long, on place dans l'ordre : un objet réel, une lentille convergente de vergence V=2 d et un écran. On ne pourra pas observer l'image de l'objet sur l'écran, le banc n'est pas assez long. Sur un banc d'optique de 1,5 m de long, on place dans l'ordre : un objet réel, une lentille convergente de vergence V=4 d et un écran. On peut observer l'image sur l'écran, elle est plus petite ou plus grande que l'objet, ça dépend où l'on place la lentille.   Sur un banc d'optique de 1,5 m de long, on place dans l'ordre : un objet réel, une lentille divergente de vergence V= -4 d et un écran. L'image virtuelle, plus petite que l'objet, ne peut pas être observée sur un écran. Avec une lentille convergente, le seul moyen d'obtenir une image réelle est d'avoir un objet réel ? Faux. Pour obtenir une image réelle avec une lentille divergente : L'objet doit être virtuel placé entre O et F.

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