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Exercices corrigés en régime sinusoïdal monophasé

Exercice corrigé en régime sinusoïdal monophasé On demande d’établir les expressions des intensités du courant dans chaque branche et des tensions aux bornes de chaque dipôle, par rapport à la tension d ’alimentation U, dans le cas du circuit ci-dessous On donne : u(t)=220 2sin(314t) Correction 1- Méthode vectorielle:



Circuit (R,L,C) série en régime sinusoïdal forcé : Exercices

Exercice 1 : QCM Répondre par vrai ou faux 1 Le déphasage de la tension aux bornes d’un dipôle (R,L,C) série par rapport à l’in-tensité peut être nul 2 l’impédance d’un dipôle (R,L,C) série peut être nulle 3 L’impédance d’un condensateur parfait est proportionnelle à L 4



Soit le montage suivant en régime sinusoïdal permanent

Exercice I : Etude d’un circuit électrique, Application du théorème de Boucherot Soit le montage suivant en régime sinusoïdal permanent : On donne : r = 10 Ω, R=1000Ω, L=1H La valeur efficace de la tension V 2 est 230 volts V 1 est l’origine des phases La fréquence est 1) Calculer la valeur efficace des intensités du courant



CIRCUITS LINEAIRES EN REGIME SINUSOIDAL

CIRCUITS LINEAIRES EN REGIME SINUSOIDAL 1 - NOTATION COMPLEXE : rappels mathématiques 1 1 Définitions On associe au point M du plan un nombre complexe z: (ℜ;ℑ) • M est l'image du nombre complexe d'affixe z • l'abscisse a représente sa partie réelle • l'ordonnée b représente sa partie imaginaire



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Exercice n°1 : L’éthanol CH 3 CH 2OH est en partie synthétisé par hydratation de l’éthylène en phase gazeuse vers 300°C, sous une pression de 70 bars, en présence d’un catalyseur C 2 H 4(g) + H 2 O (g) = CH 3 CH 2 OH (g) Expérimentalement, on travaille à 300°C et 70 bars La constante d’équilibre à 300°C est K° = 4 10-3



Electricite Exercices et methodes

“granjon_76174” (Col : Tout en Fiche 19 3x25) — 2017/4/27 — 10:12 — page iv — #3 5 Puissance et énergie électriques 161



EXERCICES ET PROBLÈMES D’ÉLECTROTECHNIQUE

D u n o d – L a p h o t o c o p i e qui ont contribu n o n a u t o r i s é e e s t u n d é l i t Avant propos Cet ouvrage regroupe 7 synthèses de cours, 38 exercices corrigés et 11 problèmes,

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Devoir surveillé n°4 :

Durée : 4h

CHIMIE

Exercice n°1 :

I·pPOMQRO F+3CH22+ HVP HQ SMUPLH V\QPOpPLVp SMU O\GUMPMPLRQ GH O·pPO\OqQH en phase gazeuse vers 300°C, sous une pression de 70 bars, en SUpVHQŃH G·XQ ŃMPMO\VHXUB

C2H4(g) + H2O(g) = CH3CH2OH(g)

Expérimentalement, on travaille à 300°C et 70 bars. IM ŃRQVPMQPH G·pTXLOLNUH j 300ƒF HVP .ƒ 4.10-3.

1) On part G·XQ PpOMQJH ŃRQPHQMQP 2 PROHV G·HMX HP 2 PROHV G·pPO\OqQHB (PMNOLU OH NLOMQ GH OM

UpMŃPLRQ HQ IRQŃPLRQ GH O·MYMQŃHPHQP lj.

2) Relier la constante G·équilibre K° aux pressions partielles j O·équilibre des différents

constituants du système et à la pression standard.

3) Relier la constante G·équilibre Kƒ j O·MYMQŃHPHQP j O·pTXLOLNUH ljeq, à la pression totale et à la

pression standard.

4) En déduire OM YMOHXU GH ŃHP MYMQŃHPHQP j O·pTXLOLNUH ljeq.

5) 2Q GpILQLP OH UHQGHPHQP Nj GH OM V\QPOqVH ŃRPPH OH UMSSRUP HQPUH OM TXMQPLPp GH PMPLqUH

G·pPOMQRO RNPHQXH j O·pTXLOLNUH HP OM TXMQPLPp PM[LPMOH VXVŃHSPLNOH G·rPUH RNPHQXH VL OM

réaction était totale. Calculer le rendement de la réaction.

6) 2Q SMUP G·XQ PpOMQJH GH 1 PROH G·pPO\OqQH HP GH Q PROHV G·HMX Q!> 1) à 300°C sous 70 bars.

Quel rendement peut-RQ MPPHLQGUH HQ SUpVHQŃH G·XQ OMUJH H[ŃqV G·HMX " FRPPHQPHU ŃH

résultat.

7) $ SMUPLU GH O·pTXLOLNUH on applique une augmentation de la pression totale à température

constante, comment évolue le quotient de réaction ? dans quel sens se fait alors la réaction ?

(Q GpGXLUH O·HIIHP VXU OH rendement de la synthèse ? Cela est-il cohérent avec les conditions

choisies pour la synthèse industrielle ?

8) Sachant que K° est une fonction décroissante de la température, quel serait O·HIIHP G·XQH

augmentation de la température à pression constante sur le rendement de la synthèse ? La

V\QPOqVH LQGXVPULHOOH V·HIIHŃPXH j 300°C, une température relativement élevée. Quelle peut-

être, à votre avis, la raison de ce choix ?

Exercice n°2 : (G·MSUqV CCP)

On étudie ici l'oxydation du propan-2-ol C3H8O par l'ion hydrogénochromate HCrO4- selon la

réaction :

3 C3H8O + 2 HCrO4í + 8 H3O+ = 2 Cr3+ + 3 C3H6O + 16 H2O

Cette réaction qui admet un ordre global entier, est une réaction totale. Elle est réalisée à

température constante (T=313 K) et à volume constant, dans un milieu réactionnel homogène, la

concentration en ions H3O+ étant maintenue constante. Les résultats expérimentaux sont présentés dans les tableaux suivants.

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Tableaux 1 : 1ère expérience

Réactifs Valeur de la concentration

initiale

C3H8O 0,080 mol. Lí1

HCrO4í 1,080 .10í3mol. Lí1

H3O+ 0,270 mol. Lí1

t (min) [HCrO4í]( 10í3 mol. Lí1 )

0 1.08

10 0.88

20 0.67

30 0.53

40 0.43

50 0.34

60 0.26

80 0.16

Tableaux 2 : 2ème expérience

Réactifs Valeur de la concentration

initiale

C3H8O 0,0015 mol. Lí1

HCrO4í 0.0010 mol. Lí1

H3O+ 0.405 mol. Lí1

t (min) [HCrO4í]( 10í3 mol. Lí1 ) 0 10

10 8.8

40 6.9

100 5.2

160 4.0

270 2.8

450 1.8

1) Donner l'expression de la vitesse (volumique) de la réaction en fonction de

dt

OHCd][83

puis en fonction dt

HCrOd][4

2) Sachant que la réaction possède un ordre et que seuls les réactifs interviennent, donner

O·H[SUHVVLRQ GH OM YLPHVVH GH OM UpMŃPLRQ HQ IRQŃPLRQ GHV ŃRQŃHQPUMPLRQV en réactifs et

G·RUGUHV SMUPLHOV j SRVHUB

3) En considérant les données du tableau 1 et en faisant une approximation justifiée, expliquer

ŃRPPHQP YpULILHU TXH O·RUGUH SMUPLHO SMU UMSSRUP j O·LRQ HCrO4í est égal à 1 et déterminer la

constante de vitesse apparente k1. On précisera la régression linéaire effectuée et on

exprimera provisoirement k 1 avec 2 chiffres significatifs.

4) En considérant les données du tableau 2, quelle relation pouvez-vous en déduire entre

[HCrO4í] et [C3H8O] à tout instant t ? (On SRXUUM pYHQPXHOOHPHQP V·MLGHU G·XQ PMNOHMX

G·MYMQŃHPHQP

5) GMQV ŃHV ŃRQGLPLRQV HQ GpGXLUH O·H[SUHVVLRQ GH OM YLPHVVH GH OM UpMŃPLRQB

6) En considérant à nouveau les données du tableau 2 et j O·MLGH G

XQH UpJUession linéaire,

YpULILHU TXH O·RUGUH partiel par rapport au propan-2-ol vaut 1 et déterminer la constante de vitesse apparente k2 avec 2 chiffres significatifs.

7) Déterminer l'ordre partiel par rapport à H3O+ et la constante de vitesse de la réaction avec

son unité.

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PHYSIQUE

Exercice n°1 : 0RGqOH G·MŃŃUpPLRQ SOMQpPMLUH GMQV XQ GLVTXH (inspiré de Centrale TSI 2015)

GHSXLV 1EED GHV PLOOLHUV G·H[RSOMQqPHV RQP pPp GpŃRXYHUPHV HP O·pPXGH GHV PpŃMQLVPHV GH

IRUPMPLRQ G·XQH RX de plusieurs planètes autour G·XQH pPRLOH HVP GHYHQXH XQH SMUPLH H[PUrPHPHQP

SUROLILTXH GH O·MVPURSO\VLTXHB IH scénario actuellement retenu met en jeu un disque

protoplanétaire, une couche fine de poussières en rotation MXPRXU GH O·pPRLOH QMLVVMQPHB

O·LQPpULHXU GH ŃH GLVTXH GHV SOpQRPqQHV GH VpGLPHQPMPLRQ G·MJUpJMPLRQ G·MŃŃUpPLRQ et de

ŃROOLVLRQ MNRXPLVVHQP j OM IRUPMPLRQ G·XQ V\VPqPH SOMQpPMLUH HQ RUNLPH MXPRXU GH VRQ pPRLOH.

On étudie dans cette partie XQH pPMSH ŃOp GH OM IRUPMPLRQ G·XQH SOMQqPH : le phénomène de

sédimentation verticale dans le disque. Une particule de poussière située dans le disque

protoplanétaire suit une orbite dans le champ gravitationnel GH O·pPRLOH ŃHQPUMOH MYHŃ GHV

traversées périodiques du plan médian. 2Q VH OLPLPH MX ŃMV G·XQ GLVTXH ILQ PHO TXH z

2Q ŃOHUŃOH j pPXGLHU OH PRXYHPHQP YHUPLŃMO G·XQ JUMLQ GH SRXVVLqUH SRXU XQ UM\RQ M[LMO ݎ fixé. Le

ŃOMPS JUMYLPMPLRQQHO GH O·pPRLOH HVP :

zr E Euzur zr GMg F 2/322 , G est la constante de

gravitation, ME OM PMVVH GH O·pPRLOH U et z les coordonnées cylindriques (z = 0 correspond au plan

PR\HQ GX GLVTXH SURPRSOMQpPMLUH SMVVMQP SMU OH ŃHQPUH GH O·pPRLOH.

1) Le principe fondamental de la dynamique appliqué à un grain de poussière de masse m donne :

Egmam . Montrer que, toujours pour un disque fin ( z (selon Oz) à r fixé peut se mettre sous la forme approchée )()(2 0tztz x , où est une pulsation typique des oscillations verticales que l'on exprimera uniquement en fonction de G, ME et r.

2) Un modèle numéULTXH SHUPHP G·RNPHQLU OM ŃRXUNH GRQQpH figure 6, qui simule la trajectoire

suivant O·M[H ܱ astronomique et à une hauteur de 0,01 unité astronomique par rapport au plan médian. a) Cette courbe permet-elle de valider le modèle précédent ?

b) GpPHUPLQHU O·pŃOHOOH GH PHPSV XPLOLVpH SRXU ŃH JUMSOH pour un rayon r fixé à une unité

astronomique. On prendra ܯ

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3) Pour des grains de plus petites tailles et de masse m O·LQPHUMŃPLRQ Mvec le gaz du disque est

plus LPSRUPMQPHB 2Q UMÓRXPH j O·pTXMPLRQ SUpŃpGHQPH XQ PHUPH GH IURPPHPHQP IOXLGH GH OM forme )(tzm D où est une fonction simple de la taille du grain et de la densité particulaire du nuage. On obtient alors les trajectoires données figure 7. a) 4XH GHYLHQP O·pTXMPLRQ GLIIpUHQPLHOOH YpULILpH SMU ] ?

b) Analyser qualitativement les résultats présentés figure 7 et en déduire le sens de

variation de avec la taille des particules. c) Commenter physiquement le comportement des très petits grains.

4) Pour des grains de 1 m, estimer le facteur de qualité. En déduire la valeur de

correspondante.

Unité astronomique : 1 u.a = 1.5 1011 m.

Masse du Soleil MS = 2.1030 kg

Constante de gravitation universelle : G = 6.7.10-11 S.I Exercice n°2 : Bobine en régime sinusoïdal forcé (ENSTIM 2010)

2Q GLVSRVH G·XQH NRNLQH B TXH O·RQ MVVLPLOHUM j O·MVVRŃLMPLRQ VpULH G·XQH LQGXŃPMQŃH L HP G·XQH

résistance r. (L et r sont des constantes positives, indépendantes de la fréquence).

A. Détermination de r

1) La bobine est parcourue par un courant i(t). Exprimer la tension u(t) a ses bornes en fonction

de r, L, i(t) et de sa dérivée par rapport au temps.

2) On réalise le circuit suivant, en plaçant, en série avec la bobine, un résistor de résistance R =

40 B I·MOLPHQPMPLRQ HVP XQ JpQpUMPHXU GH PHQVLRQ ŃRQPLQXH ŃRQVPMQPH GH IRUŃH

électromotrice E0 = 1,0 V et de résistance interne r0 = 2,0 . On mesure, en régime permanent, la tension UR aux bornes de R. a) Exprimer r en fonction des données de cette question. b) Calculer r avec UR = 0,56 V.

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B. GpPHUPLQMPLRQ GH U HP I j SMUPLU G·XQ RVŃLOORJUMPPH On place, en série avec la bobine, un résistor de résistance R = 40 et un condensateur de capacité C = 10 F.

Le GBF (générateur basses fréquences) est réglé pour délivrer une tension sinusoïdale de

fréquence f = 250 Hz (la pulsation sera notée ) et de valeur crête à crête de 10 V.

Deux tensions sont visualisées sur un oscilloscope numérique. On obtient un oscillogramme

équivalent au graphe suivant.

1) Déterminer graphiquement O·MPSOLPXGH Ue de la tension ue HP O·MPSOLPXGH UR de la tension uR.

2) GpPHUPLQHU O·MPSOLPXGH I du courant i.

3) 5MSSHOHU O·H[SUHVVLRQ JpQpUMOH GH O·LPSpGMQŃH Z PRGXOH GH O·LPSpGMQŃH ŃRPSOH[H G·XQ GLS{OH

quelconque. Calculer aloUV O·LPSpGMQŃH ZAM du dipôle AM.

4) G·MSUqV O·RVŃLOORJUMPPH, laquelle des deux tensions, uR(t) et ue(t) HVP HQ MYMQŃH VXU O·MXPUH "

Justifier.

5) GpPHUPLQHU SUpŃLVpPHQP j SMUPLU GH O·RVŃLOORJUMPPH OH GpSOMVMJH ue/i entre ue et i Ń·HVP j

dire entre ue et uR).

6) (ŃULUH O·H[SUHVVLRQ JpQpUMOH GH O·LPSpGMQŃH ŃRPSOH[H ZAM en fonction de r, R, L, C, .

7) (ŃULUH O·H[SUHVVLRQ GH O·LPSpGMQŃH ŃRPSOH[H ZAM en fonction de son module ZAM et du

déphasage ue/i.

8) Exprimer r en fonction de R, ZAM et ue/i. Calculer sa valeur.

9) Exprimer L en fonction de C, , ZAM et ue/i. Calculer sa valeur.

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