[PDF] Sujet officiel complet du bac S Physique-Chimie Spécialité

Sujet officiel complet du bac S Physique-Chimie Obligatoire

SESSION 2014 _____ PHYSIQUE-CHIMIE Série S _____ DURÉE DE L’ÉPREUVE : 3 h 30 – COEFFICIENT : 6 _____ L’usage d’une calculatrice EST autorisé Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 12 pages numérotées de 1 à 12, y compris celle-ci L’ANNEXE (page 12) EST À RENDRE AVEC LA COPIE, même si elle n’a pas été complétée

S - Physique-Chimie - Antilles-Guyane Juin 2014 - Spé

SESSION 2014 _____ PHYSIQUE-CHIMIE MARDI 17 JUIN 2014 Série S ____ DURÉE DE L’ÉPREUVE : 3 h 30 – COEFFICIENT : 8 _____ L’usage d’une calculatrice EST autorisé Ce sujet ne nécessite pas de feuille de papier millimétré Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 11 pages numérotées de 1 à 11 y compris celle-ci

Sujet officiel complet du bac S Physique-Chimie Spécialité

SESSION 2014 _____ PHYSIQUE-CHIMIE Série S _____ DURÉE DE L’ÉPREUVE : 3 h 30 – COEFFICIENT : 8 _____ L’usage d’une calculatrice EST autorisé Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 11 pages numérotées de 1 à 11, y compris celle-ci LES ANNEXES (page 11) SONT À RENDRE AVEC LA COPIE, même si elles n’ont pas été

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BACCALAURÉAT GÉNÉRAL

SESSION 2014

_______

PHYSIQUE-CHIMIE

Série S

_______ : 3 h 30 COEFFICIENT : 8 _______

EST autorisé

Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 11 pages numérotées de 1 à 11, y compris celle-ci.

LES ANNEXES (page 11) SONT À RENDRE AVEC LA COPIE, même si elles ont pas été complétées. Le candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres.

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EXERCICE I. UN TROU NOIR AU CENTRE DE LA GALAXIE (5 points) Document 1 : Un trou noir massif au centre de la galaxie.

Depuis plusieurs années les astronomes tournent un regard de plus en plus acéré vers le centre de notre

adaptative, qui a permis une percée décisive dans ce domaine de recherche. La finesse des images

au noir(1) de 3 à 4 millions de masses solaires.

Le centre de notre galaxie.

Le voyageur qui se dirigerait vers le centre de notre galaxie serait sans doute frappé par la densité des

étoiles autour de lui : un million de fois plus grande que dans la région de notre Soleil. Cette densité

voile poussière et les ondes électromagnétiques peuvent se propager plus facilement.

La traque du trou noir en infrarouge.

Certaines étoiles très proches du centre galactique sont suivies depuis plusieurs années par une équipe

internationale.

Les premières mesures ont révélé que ces étoiles décrivent des trajectoires elliptiques, ce qui implique

dénommée S2 est passée au plus proche distance remarquablement petite : seulement 17 heures-lumière. Le fait que la trajectoire soit restée purement képlérienne(2) possibilité que la masse de quelques millions de masses solaires soit sous forme d

sombre. En effet la taille de toutes ces structures est bien plus grande que les 17 heures-lumière de la

(1) Trou noir : en astrophysique, un trou noir est un corps extrêmement massif dont le champ gravitationnel est si

matière ou de rayonnement donc pas de lumière et sont alors perçus comme étant noirs. (2) Képlérienne : qui suit les lois de Kepler.

Étoile S2

Position du corps

sombre massif

Données numériques :

Constante de gravitation universelle :

G = 6,67 × 10-11 m3.s-2.kg-1

Masse du soleil :

MS = 2,0 × 1030 kg

Célérité de la lumière dans le vide :

c = 3,00 × 108 m.s-1

Une heure-lumière est la distance parcourue

par la lumière dans le vide en une heure.

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Document 2

Parfois la nuit, nous avons l'impression que les étoiles scintillent. Ce n'est pas parce que l'étoile émet de la

lumière d'une façon particulière mais parce que les turbulences atmosphériques déforment

Elle est notamment

utilisée en astronomie par les télescopes au sol qui, en raison de ces turbulences, ont une qualité d'image

dégradée.

analyse la lumière provenant de cette étoile de référence pour estimer la perturbation due à l'atmosphère,

puis on déforme un miroir (grâce à un système de pistons) de manière à compenser exactement cette

perturbation. Ainsi l'image après réflexion sur le miroir est presque telle que s'il n'y avait pas eu de

dégradation.

Document 3

e l NAOS permet, grâce à un ensemble de miroirs orientables, de astronomique, celle- initiale.

focalisée pour former une image quasi-parfaite sur une caméra. NAOS fournit ses images corrigées à

CONICA, une caméra infrarouge.

Les images ci-dessus illustrent le gain remarquable apporté par l'optique adaptative NAOS en comparant la

droite). Le nombre d'étoiles détectées, en particulier les étoiles de très faible éclat, est très supérieur sur

l'image de droite. http://lesia.obspm.fr/NAOS.html

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1. Répondre aux questions suivantes en vous appuyant sur les documents 1, 2 et 3 :

1.1 Énoncer la première loi de Kepler et, à partir de celle-ci, expliquer comment la détermination de

galaxie.

1.2 Pour quelle raison doit-e

ce trou noir ? 2.

Données :

dans le visible de quelques éléments chimiques :

Constante de Planck h = 6,626 × 10-34 J.s.

Charge élémentaire e = 1,60 × 10-19 C.

2.1 Expliquer pourquoi une étoile guide l

avec un télescope.

2.2 er une étoile guide.

2.3 Dans cette expérience, comment doit être choisie la aser ? Justifier.

2.4 information quantitative cette expérience nous permet- ?

Elément

chimique

Sodium Hydrogène Mercure

des principales dans le visible

589 nm 656 nm ; 486 nm 405 nm ; 436 nm

546 nm ; 577 nm

579 nm

Document 4 : Étoile guide laser.

En astronomie, une étoile guide laser est un système qui utilise un laser pour créer une étoile de référence lors des observations, c'est-à- observé, permettant d'utiliser l'optique adaptative. Sans cette étoile artificielle, l'utilisation de l'optique adaptative dépend de la proximité d'une étoile brillante avec l'objet observé. Une étoile guide laser a été installée sur Yepun, le quatrième télescope du Very Large

Telescope.

Pour exciter les atomes de sodium de la mésosphère (située vers 90 km
sodium.

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3. Estimation de la masse du trou noir.

Pour déterminer un ordre de grandeur de la masse M du trou noir, on considère dans cette question

m, décrit une orbite circulaire de rayon r = 132 heures-lumière, la période de révolution étant T = 15,2 ans.

3.1 , en plusieurs points de la trajectoire,

r .

3.3 T .

3.4 Déterminer la valeur de la masse M du trou noir et la comparer à celle annoncée dans le

document 1.

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EXERCICE II.

À la fin du XVIe siècle, beaucoup de marins succombaient au scorbut. Cette mortalité était due à une

carence en vitamine C aussi appelée " acide ascorbique ». entre

autres des propriétés anti-oxydantes. Il est présent dans les citrons, les jus de fruits et les légumes frais.

Le nom " ascorbique » vient du préfixe grec a (privatif) et de scorbut, signifiant littéralement anti-scorbut.

La vitamine C intervient dans de nombreu -

métabolisme du fer et des acides aminés. deuxième partie, nous verrons une méthode de titrage par suivi pH- OO HOOH HO HOH 1. L

1.1. Reproduire la molécule A sur votre copie et

asymétrique(s) présent(s).

1.2. La molécule A est-elle chirale ? Justifier.

1.3. Quelle est la relation entre A et B (espèces identiques, isomères, formant un couple acide/base ou

un couple oxydant/réducteur) ? Comparer de même A aux espèces C, D et E. Justifier les réponses. OO HOOH HO HOH OO HOOH HO HOH OO HOOH HO HOH OO -OOH HO HOH 1.4. B C D

A : acide ascorbique

E

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2. par suivi pH-métrique.

figurant sur une boîte de comprimés de vitamine C vendue en pharmacie

500 mg par comprimé.

Un comprimé de vitamine C est écrasé dans un mortier. La poudre est ensuite dissoute dans une fiole

le mélange. On obtient alors la solution S. titre (Na+(aq) + HO-(aq)) de concentration molaire 1,00 × 10-2 mol.L-1.

On suit le titrage par pH-

COPIE.

2.1. hydroxyde HO- est une base forte en solution aqueuse.

2.2. Réaliser un schéma annoté du montage extitrage.

2.3. 2.4. ascorbique contenue dans le comprimé. ANNEXE PAGE 11 EST À RENDRE AVEC LA COPIE. 2.5. masse expérimentale. Commenter la valeur obtenue.

2.6. -ou un acide

faible ? Justifier la réponse.

3. Autres méthodes de titrage.

partie en étudier succinctement deux 3.1. Parmi les indicateurs colorés proposés, lequel utiliseriez- ascorbique

Justifier la réponse e serait repérée.

Indicateur coloré Teinte acide Zone de virage Teinte basique

Hélianthine Rouge 3,1 4,4 Jaune

Vert de bromocrésol Jaune 3,8 5,4 Bleu

Bleu de bromothymol Jaune 6,0 7,6 Bleu

Rouge de crésol Jaune 7,2 8,8 Rouge

Phénolphtaléine Incolore 8,2 10,0 Rose

Violet 10,0 12,0 Jaune

Bleu 11,6 14,0 Jaune

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3.2. Titrage conductimétrique.

solution S concentration molaire est 6 × 10-3 mol.L-1 par une

de concentration B = 1,00 × 10-1 mol.L-1. On dispose de pipettes jaugées de 10,0 mL, 20,0 mL et 25,0 mL

ainsi que de fioles jaugées de 50,0 mL, 100,0 mL, 200,0 mL et 250,0 mL. molaire B.

3.2.2.

titrage conductimétrique en précisant : les éventuelles adaptations effectuées au niveau des concentrations ; le volume de solution

3.2.3. Plusieurs allures de courbes modélisant ce titrage sont proposées ci-dessous. En

argumentant, identifier la courbe qui peut correspondre au titrage conductimétrique de Allures de courbes de titrages conductimétriques.

Données :

pKe = 14,0 à 25 °C. Masses molaires atomiques : M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1. Conductivités molaires ioniques à 25 °C :

Ȝ(HO-) = 19,8 mS.m2.mol-1 ; Ȝ(Na+) = 5,01 mS.m2.mol-1 ; Ȝ(ion ascorbate A-) = 2,5 mS.m2.mol-1.

Courbe 1 Courbe 2

Courbe 3 Courbe 4

V (mL) V (mL)

V (mL) V (mL)

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EXERCICE III. (5 points)

Le Conseil R

réverbération TR = 2,0 s dans ce réfectoire. Les documents utiles à la résolution sont donnés à la page 10.

1. Pourquoi est-il nécessaire de diminuer le temps de réverbération de la salle du réfectoire ?

2. Compléter le tableau en ANNEXE PAGE 11 À RENDRE AVEC LA COPIE en indiquant la surface des

différentes structures présentes dans la salle ainsi que le matériau utilisé. 3.

calcul du temps de réverbération du réfectoire propose alors plusieurs matériaux isolants afin de

diminuer celui-ci :

Isolant n°1 n°2 n°3 n°4 n°5

Coefficient

acoustique

0,15 0,25 0,30 0,50 0,80

Prix au m2

20 40 70 100 180

Parmi ces cinq isolants, lequel serait-il judicieux de choisir ?

Remarque :

Le candidat notera sur sa copie

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Document 1

Les temps de réverbération (exprimés en secondes) à respecter dans les locaux sont donnés dans

le tableau ci-dessous. Ils correspondent à la moyenne arithmétique des temps de réverbération

locaux normalement meublés et non occupés. Locaux meublés non occupés Temps de réverbération moyen TR (exprimé en secondes)

Salle de repos des écoles maternelles, local

3. Local médical

ou social, infirmerie. TR 3 TR 3 TR 3 TR : www.legifrance.gouv.fr

Document 2 : Formulaire.

¾ Le temps de réverbération TR (ou durée de réverbération) représente la durée nécessaire pour

¾ Le temps de réverbération TR, exprimé en secondes, se calcule à partir de la formule de

Sabine : TR = 0,16 × V

A , V étant le volume de la salle (en m3) et A sa surface équivalente 2).

¾ A = Į × SĮ le coefficient

S sa surface. Dans le cas de plusieurs matériaux de natures et de surfaces différentes, on a : A = σĮi × Si

Document 3 : Informations sur le réfectoire.

Le réfectoire est une salle rectangulaire de 15,00 m de long sur 8,00 m de large. La hauteur sous plafond est de 3,50 m. Le réfectoire dispose de 6 fenêtres de 6,00 m2 chacune. salle. Le sol est en carrelage tandis que les murs et le plafond sont en plâtre. : AM = 12,5 m2.

Document 4 Į de différents matériaux.

Matériau Plâtre Carrelage Bois Verre

Į 0,030 0,020 0,15 0,18

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ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE

Surface (m2) Matériau

Plafond

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