N°5

PHYSIQUE

Exercice 1   Détermination de la capacité thermique C d'un calorimètre.

Un calorimètre contient une masse m₁ = 250 g d'eau. La température initiale de l'ensemble est 

J₁ = 18°C. On ajoute une masse m₂ = 300 g d'eau à la température J₂ = 18°C.

1) Quelle est la température d'équilibre thermique J_e de l'ensemble si la capacité thermique du

     calorimètre et de ces accessoires est négligeable ?

2) On mesure en fait une température d'équilibre J  = 45°C. Déterminer la capacité thermique C

     du calorimètre.

Donnée : capacité thermique massique de l'eau : c_e = 4180 J.kg^-1.°C^-1.

Exercice 2   Détermination de la capacité thermique massique d'un solide.

On sort un bloc de plomb de masse m₁ = 280 g d'une étuve à la température J₁ = 98°C. On le plonge dans un calorimètre de capacité thermique C = 209 J.K^-1 contenant une masse m₂ de 350 g d'eau ; l'ensemble est à la température initiale J₂ = 16°C. On mesure la température d'équilibre thermique J_e = 17,7°C. Déterminer la capacité thermique massique c du plomb.

Donnée : capacité thermique massique de l'eau : c_e = 4180 J.kg^-1.°C^-1.

Exercice 3

Un fil extensible de longueur L = 80 cm et de masse négligeable est attaché à un point fixe O. Il soutient un solide ponctuel S de masse m = 500 g. On écarte l'ensemble d'un angle J_o = 70° vers la gauche et on le lâche sans vitesse initiale. Un pointe fixée en un point O₁ sur la verticale passant par O (OO₁ = 1 = 40 cm) bloque le fil.

1) Calculer l'angle maximal J₁ dont remonte S en supposant qu'il y a conservation de l'énergie

    mécanique (J₁ est l'angle que forme le fil avec la verticale).

2) Faire un schéma à l'échelle  1 cm Û 10 cm, sur lequel figureront les positions initiale (J_o) et

    finale (J₁). Retrouver alors, d'une manière très simple, le résultat précédent.

Donnée : g = 10N.kg^-1.

CHIMIE

Exercice 4

On réalise la pile :       -      Zn / Zn²⁺ / pont salin / Ag⁺ / Ag     +

Les solutions sont séparées par une cloison poreuse. La lame de zinc a une masse de 82,5 g. Cette pile débite pendant un certain temps, au bout duquel on pèse l'électrode de zinc : sa masse est alors 81,3 g. Quelle est la masse d'argent qui s'est déposée sur l'autre électrode ?

Données :  M(Zn) = 65,4 g.mol^-1        ;        M(Ag) = 108 g.mol^-1   

Exercice 5

On réalise l'électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de sodium.

1) Quelles réactions aux électrodes peut-on prévoir à partir des potentiels standard : 

    Na⁺/Na = - 2,71 V   ;   H₂O/H₂ = 0,00 V   ;   SO₄^2-/SO₂ = 0,17 V

    O₂/H₂O = 1,23 V     ;     S₂O₈^2-/SO₄^2- = 2,00 V

2) On observe en fait un dégagement de dihydrogène et un dégagement de dioxygène. Quelle

     conclusion tirez-vous de ce résultat expérimental ?

3) Quelle est l'équation-bilan de cette électrolyse ? On écrira la demi-équation à chacune des

     électrodes.

4) Quelle tension théorique minimale faut-il appliquer aux bornes de l'électrolyseur pour que

     l'électrolyse ait lieu ?

5) La solution reste-t-elle neutre au cours de l'électrolyse ?

6) L'électrolyse dure t = 1 h  et l'intensité du courant est I = 200 mA. Calculer le volume de

     dihydrogène libéré.

Données : Nombre d'Avogadro : N_A = 6,02 . 1023 mol^-1

                Charge élémentaire : e = 1,6 .10^-19 C

                Volume molaire : V_m = 24 L.mol^-1