Bon comme j'ai tout tapé sur word, je vais faire un copier-coller mais yora pas les schémas donc si ca vous intéresse vous m'envoyez un message et je vous l'envoie par mail.
EPREUVE DE PHYSIQUE-CHIMIE
Remarque : on dispose d’un dossier avec la valeur de toutes les constantes fondamentales, ainsi que la classification périodique des éléments
I.CHIMIE :
1) L’aluminium cristallise dans une structure cubique face centrée.
Dessiner la maille et calculer la masse volumique de l’aluminium. (a=405pm ; Mal=27g/mol)
Q orale sur l’AN: le résultat vous parait-il cohérent ?
2) Oxydoréduction : E°(Al3+/Al)=-1,66V ; E°(Fe2+/Fe)=-0,..V
a)On plonge un fil d’alu (décapé) dans une solution d’eau désaérée. Quelle est la réaction susceptible de se produire ? Donner son équation et calculer sa constante d’équilibre. Commentaires.
b)En fait, il ne produit pas de réaction visible. Par contre, si on utilise une solution décimolaire d’acide (chlorydrique ,je crois) à la place de l’eau, la réaction se fait mais lentement. Proposer une explication de ce phénomène.
c) On place un clou en fer sur le fil d’alu (dans la solution d’acide) et on observe un dégagement gazeux au niveau du clou, tandis que le fil d’aluminium disparaît. Interpréter en utilisant les courbes Intensité-potentiel des différents couples :
d) En déduire une utilisation de l’aluminium.
II.PHYSIQUE (avec MAPLE !☺)
On considère la propagation d’une onde électromagnétique plane progressive harmonique dans un plasma. E=Eoexp(wt-k.r) et B=Boexp(wt-k.r)
Le plasma est constitué d’une densité volumique n d’électrons de masse m et de charge –e et d’une densité volumique ni d’ions i de charge qi. La densité volumique de charge du plasma est nulle.
On nous donne la relation de dispersion dans le plasma : k²=(w²-wc²)/c² (1)
1) on envoie sur le plasma une onde carré de pulsation w légèrement inférieure à wc.
En fait, ya une procédure maple qui est déjà préparé sur l’ordi, il faut juste faire entrer, puis ya une courbe qui apparaît et là faut pas faire comme moi, en se disant, « tiens c’est bizarre pour x>0, on a pas de courbe… », il faut cliquer sur la courbe pour faire apparaître les commandes de l’animation et puis faire « play » et là, ô miracle, on voit progresser le créneau dans le plasma…
Interpréter avec le plus de précision la forme de l’onde, notamment à l’entrée du plasma et au bout de l’image.
En gros, on a un truc comme ca : schéma
2) Montrer que le plasma a une conductivité γ imaginaire pur.
3) A l’aide de quel système d’équation peut-on retrouver la relation (1) ?
Dites laquelle des 2 expressions suivantes correspond à la pulsation de coupure : wc=sqrt(ne²/(mεo)) ou sqrt(ne²/(mc²))
+ des questions que je n’ai pas eu le temps d’aborder, dommage !
Commentaires :
J’ai commencé par la chimie (aussi bien au tableau que pendant ma préparation) car l’histoire de la courbe me perturbait. Au tableau j’ai du passer 15 minutes pour faire l’exo de chimie, (ya juste la 2b qui bizarre) et après on a du passer presque 10 minutes pour l’interprétation de la courbe (que j’avais pas vu pendant la préparation…) car j’ai commencé par dire une connerie quand j’ai vu la sinusoïde à la fin, j’ai dit « on dirait un passe-bas » mais j’aurais du me rappeler qu’on était entrain de parler du plasma pour des htes fréquences et que c’était un passe-haut !!! Enfin bref…on verra bien
Réponses :
I.1)cf cours; ρ=N*Mal/(a^3*NA)=2,7.10^3 kg/m^3. Comparer avec celle de l’eau.
2a) 2Al + 6H+ --> 2 Al3+ + 3H2
K=10166 si la réaction se fait, elle est totale.
b) j’ai dit que l’acide permettait de diminuer le pH de la solution mais je ne voyais pas trop comment interpréter sans utiliser les courbes I-V. Finalement, elle m’a demandé si c’était possible qu’il y ait une réaction avec une seule électrode (la réponse est non car le courant ne peut pas circuler mais j’ai pas trop compris le rapport…), puis on a regardé les courbes pour expliquer pourquoi la réaction se fait très lentement : le pt de fonctionnement correspond à une intensité très faible.
c)D’où l’intérêt d’introduire le clou en fer car : on change de « cathode » vu que le dégagement gazeux se fait au niveau du clou et comme la surtension cathodique est plus faible sur le fer, on augmente la vitesse de réaction.
d)on peut utiliser l’aluminium pour protéger le fer de la corrosion.
II.1)Là je peux pas vous dire grand-chose à part que le créneau est constitué du fondamental et d’harmoniques de fréquence tous supérieure à wc donc a priori le plasma les laisse passer, mais j’ai pas très bien compris ce qui arrive au fondamental…
2)Bon, ca c’est dans le cours : on fait les hypothèses masse ions >> me- dc ions immobiles, puis pfd à un électron puis on néglige la partie magnétique de la force de Lorentz en supposant les électrons non relativistes, on passe en complexe …et on trouve γ=-jne²/(mw)
3)équations de maxwell…faut pas faire les calculs…pour wc il faut faire une analyse dimensionnelle et c’est bien sûr wc= sqrt(ne²/(mεo)).
Voilà c’est tout !
Sujet: Physique-chimie Mme Paris 