Master MEEF ANNEE CONTROLE CONTINU POUR TOUS LES REGIMES
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2011
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Niveau: Supérieur, Master, Bac+4
Master MEEF ANNEE 2011/2012 CONTROLE CONTINU POUR TOUS LES REGIMES MARDI 6 DECEMBRE 2011 Savoirs fondamentaux pour enseigner les sciences UE 1 3b SCIENCES PHYSIQUES Durée : une heure trente (1h30) Aucun document autorisé Calculatrice non autorisée CORRECTION PREMIERE PARTIE QUESTION 1 Il suffit d'utiliser un thermomètre. Pour un thermomètre à colonne de liquide, on tient compte de l'erreur de colonne émergente et on lit la température sans commettre d'erreur de parallaxe. Pour un thermomètre électronique, on attend quelques minutes l'équilibre de l'affichage. La température est une mesure de l'énergie interne au liquide. Elle représente l'amplitude moyenne d'agitation des molécules du liquide. QUESTION 2 Dans l'atmosphère se trouvent principalement du diazote (4/5 en volume environ, gaz inerte de formule N2), du dioxygène (de formule O2, 1/5 en volume environ, gaz réactif permettant les combustions et la respiration, produit par la photosynthèse), de la vapeur d'eau (H2O) en proportions variables, des gaz rares comme le néon, l'argon (gaz inertes), du dioxyde de carbone (CO2, produit par la respiration des êtres vivants, le volcanisme, les combustions et participant à l'effet de serre). On peut citer également l'ozone (formule O3, située principalement entre 25 et 45 km d'altitude) pour son rôle de filtre des UVC et UVB.
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Master MEEF ANNEE 2011/2012 CONTROLE CONTINU POUR TOUS LES REGIMES MARDI 6 DECEMBRE 2011 Savoirs fondamentaux pour enseigner les sciences UE 1 3b SCIENCES PHYSIQUES Durée : une heure trente (1h30) Aucun document autorisé Calculatrice non autorisée CORRECTION PREMIERE PARTIE QUESTION 1 Il suffit d'utiliser un thermomètre. Pour un thermomètre à colonne de liquide, on tient compte de l'erreur de colonne émergente et on lit la température sans commettre d'erreur de parallaxe. Pour un thermomètre électronique, on attend quelques minutes l'équilibre de l'affichage. La température est une mesure de l'énergie interne au liquide. Elle représente l'amplitude moyenne d'agitation des molécules du liquide. QUESTION 2 Dans l'atmosphère se trouvent principalement du diazote (4/5 en volume environ, gaz inerte de formule N2), du dioxygène (de formule O2, 1/5 en volume environ, gaz réactif permettant les combustions et la respiration, produit par la photosynthèse), de la vapeur d'eau (H2O) en proportions variables, des gaz rares comme le néon, l'argon (gaz inertes), du dioxyde de carbone (CO2, produit par la respiration des êtres vivants, le volcanisme, les combustions et participant à l'effet de serre). On peut citer également l'ozone (formule O3, située principalement entre 25 et 45 km d'altitude) pour son rôle de filtre des UVC et UVB.
- vapeur d'eau
- eau pure
- atmosphère pauvre en vapeurs du liquide
- molécules situées
- liquide étudié
- atmosphère
Master MEEF
ANNEE 2011/2012
CONTROLE CONTINU POUR TOUS LES REGIMES
MARDI 6 DECEMBRE 2011
Savoirs fondamentaux pour enseigner les sciences UE 1 3b
SCIENCES PHYSIQUES
Durée : une heure trente (1h30)
Aucun document autorisé
Calculatrice non autorisée
CORRECTION
PREMIERE PARTIE
QUESTION 1
Il suffit d’utiliser un thermomètre. Pour un thermomètre à colonne de liquide, on tient compte de l’erreur de
colonne émergente et on lit la température sans commettre d’erreur de parallaxe. Pour un thermomètre
électronique, on attend quelques minutes l’équilibre de l’affichage.
La température est une mesure de l’énergie interne au liquide. Elle représente l’amplitude moyenne
d’agitation des molécules du liquide.
QUESTION 2
Dans l’atmosphère se trouvent principalement du diazote (4/5 en volume environ, gaz inerte de formule N
2
),
du dioxygène (de formule O
2
, 1/5 en volume environ, gaz réactif permettant les combustions et la
respiration, produit par la photosynthèse), de la vapeur d’eau (H
2
O) en proportions variables, des gaz rares
comme le néon, l’argon (gaz inertes), du dioxyde de carbone (CO
2
, produit par la respiration des êtres
vivants, le volcanisme, les combustions et participant à l’effet de serre). On peut citer également l’ozone
(formule O
3
, située principalement entre 25 et 45 km d’altitude) pour son rôle de filtre des UVC et UVB.
L’atmosphère contient également au niveau des zones d’activités humaines, produits par ces activités,
un
grand nombre d’autres gaz de toxicités variables (dioxyde de soufre, oxydes d’azotes, COV, etc…).
QUESTION 3
L’évaporation d’un liquide est la diffusion des molécules du liquide dans l’atmosphère qui le surmonte. Ce
phénomène ne concerne que les molécules situées à l’interface liquide/atmosphère. Il est donc favorisé par
une grande surface de contact entre le liquide et l’atmosphère, par une atmosphère pauvre en vapeurs du
liquide, par une circulation de l’atmosphère au-dessus du liquide, par une température élevée du liquide.
QUESTION 4
La pression de l’air diminue avec l’altitude ; la diminution est d’autant plus lente que l’altitude est élevée.
Au niveau du sol, la pression est de 1013 hPa ; elle a chuté de moitié vers 5 km d’altitude. Ainsi, si 99% de
la masse de l’atmosphère se trouve dans les 30 premiers kilomètres, l’atmosphère s’étend jusqu’à une
centaine de kilomètres.
Le poids de la couche d’air supérieure comprime d’autant plus l’air qu’elle est épaisse, c'est-à-dire que l’on
est près du sol.
QUESTION 5
Dans ce mélange, l’eau est le solvant.
Pour extraire le dioxyde de carbone, il faut agiter (voire chauffer un peu) la bouteille de soda. On peut
récupérer le CO
2
en
surmontant la bouteille d’un ballon de baudruche ou en remplissant par déplacement
d’eau un autre récipient via un tuyau.
Pour extraire l’eau, il faut la laisser s’évaporer ou faire bouillir doucement le soda. On peut récupérer l’eau
en condensant les vapeurs produites lors de l’ébullition comme dans une distillation. Une partie des arômes
peut également se vaporiser.
Après ces deux opérations, il reste le sucre et une partie des arômes.
DEUXIEME PARTIE
QUESTION 1
QUESTION 2
Le volume occupé par le gaz augmente car un gaz occupe tout l’espace disponible : il passe de 6 L à 10 L,
c'est-à-dire qu’il est multiplié par un facteur 10/6. La température du gaz ne varie pas, pas plus que la
quantité de molécules qu’il contient. Donc la pression de ce gaz diminue d’un facteur 10/6.
Elle passe de P
1
= 4.10
5
Pa à P
2
= 4.10
5
x 6/10 = 2,4.10
5
Pa. Elle est la même dans les deux flacons.
Même raisonnement pour la deuxième question : la pression est la même dans les trois flacons et vaut
P
3
= P
1
x 6/12 = 2.10
5
Pa. (ou P
3
= P
2
x 10/12 = 2.10
5
Pa).
On peut aussi
trouver le résultat avec la loi de Boyle-Mariotte ou avec l’équation des gaz parfaits.
QUESTION 3
Le liquide étudié est de l’eau pure, caractérisé par sa
température d’ébullition à pression normale : 100°C.
QUESTION 4
Sur Terre, l’eau existe sous les trois états physiques : solide (neige, glace, banquise, nuages…), liquide
(cours et étendues d’eau, nuages) et gaz (la vapeur d’eau, dans l’air).
Dans le cycle ci-dessous les changements d’état sont soulignés.
L’eau peut également passer à l’état gazeux par ébullition au niveau de sources de chaleur intenses
(volcanisme).
