Formes et principes de conservation de l`énergie
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1. Calculer pour chaque date du tableau l nergie cin tique l nergie potentielle de pesanteur et l nergie m canique de la bille On prendra Ep 0 lorsque x 0 Que peut on dire des frottements au cours de la chute Pourquoi l importance des frottements croit elle au cours de la chute Exercice 6 La balan oire S quence 6 Physique Un enfant de masse m 25 kg fait de la balan oire Apr s s tre lanc il se laisse aller On assimilera l enfant un syst me ponctuel situ en son centre de gravit G Lorsqu il se balance G est anim d un mouvement circulaire de rayon R 2 3 m Dans la position extr me lorsque la balan oire est la plus cart e de la verticale les cordes de la balan oire font un angle 30 par rapport la verticale Dans cet exercice on n gligera les frottements L nergie potentielle de pesan teur sera prise nulle dans la position d quilibre c est dire lorsque la balan oire est verticale D terminer l nergie potentielle de pesanteur lorsque la balan oire est dans sa position la plus cart e de la verticale Quelle est la vitesse de l enfant dans cette position En d duire la valeur de l nergie m canique dans cette position Que peut on dire de l nergie m canique au cours de ce mouvement En d duire la vitesse v de l enfant lorsque la balan oire passe dans la position d quilibre Exercice 7 Service au tennis Lors d un serv2. Pour d terminer la quantit d ions dichromate qui n a pas r agi sur l thanol on verse dans l erlenmeyer une solution S d ions fer 1l Fe2 C 0 20 mol L On doit verser 21 0 mL de cette solution S pour liminer tous les ions dichromate I E E Ej S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne crire les demi quations qui correspondent aux couples CLOS 1 Cr et Fe Fe et en d duire l quation de la r action qui per met d liminer les ions dichromate Calculer la quantit en nombre de moles d ions dichromate qui n avaient pas r agi sur l thanol crire les demi quations qui correspondent aux couples Cn0 Cr etCH COOH CH3 CH OH et en d duire l quation de la r action qui permet d oxyder l thanol Calculer la quantit en nombre de moles d ions dichromate qui ont r agi sur l thanol et en d duire la quantit en nombre de moles d thanol contenu dans le pr l vement de 10 mL Comment a t on proc d pour r aliser la dilution des 100 mL de solution S Quelle quantit en nombre de moles d thanol contenait les 100 mL de solution S et donc les 100 mL de vin S quence 6 Chimie Le degr d un vin correspond au volume d thanol contenu dans 100 mL de vin quel tait le degr de ce vin Donn es Densit de l thanol 0 79 masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 Exercice 8 Synth se de la butanone crire la r action d oxydatio
3. L nergie cin tique est proportionnelle la masse du syst me mais pas sa vitesse Relation entre nergie cin tique et vitesse On laisse tomber dans l air une bille en acier sans vitesse initiale On filme la chute et l aide d un logiciel de capture et de traitement vid o on d termine la valeur v de la vitesse de la bille en fonction de la hauteur h de chute IE E E S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne Au cours de la chute la bille perd de l nergie potentielle de pesanteur au profit O d un gain d nergie cin tique Alors que l nergie potentielle de pesanteur est une fonction affine de la hauteur de chute la vitesse elle ne croit pas lin aire ment avec la hauteur de chute a Les graphiques ci dessous montrent l volution de la vitesse en fonction de la IS hauteur de chute h et l volution du carr de la vitesse en fonction de la hauteur a de chute La valeur de la vitesse est elle proportionnelle la hauteur de chute 0 Quelle grandeur est proportionnelle la hauteur de chute 2 v m s v m s S a a aaa _ 16 eg A US OS D SC ue RS LE de Lies Ta 0 E E E a N 14 u DE Tol TE EO TET ET TN E T E A Les A O E E Doea EE EE EE E E E E a E S E P E D E E N DS E E E E E S E fae 0 5 Hasses dunnan S kawat Lanmmdannnn lsssscssss sssss 0 h m 0 7 02 0 3 04 0 5 0 6 10 7 0 8 0 1 102 03 04 05 06 07 08 Pom V2 fh L nergie cin
4. dire faire r agir le carbone porteur du groupement hydroxyle sans modifier le reste de la cha ne carbon e Nous tudierons plus loin la mani re de proc der pour r aliser une oxydation m nag e mais nous allons voir quels en sont les r sultats suivant la classe des alcools gt Si l alcool est tertiaire une oxydation m nag e est sans effet sur lui gt Si l alcool est secondaire une oxydation m nag e le transforme en c tone gt Si l alcool est primaire une oxydation m nag e le transforme d abord en ald hyde puis en acide Il faut savoir qu il n est pas toujours facile quand on r alise l exp rience de s arr ter au stade de l ald hyde car un ald hyde s oxyde plus facilement qu un alcool Un acide carboxylique poss de le groupement carboxyle COOH On le nomme en rempla ant le ol de l alcool par o que En g n ral on fait pr c der le nom de acide ainsi on ne dira pas thano que mais acide thano que Activit 7 Oxydations m nag es Donner la formule chimique et les noms des produits obtenus lorsqu on fait subir une oxydation m nag e aux alcools suivants propan 1 ol butan 2 ol m thyl propan 2 ol et 2 m thylbutan 1 ol S quence 6 Chapitre 2 SP12 19 H E j i l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Chimie Remarque Activit 8 3 Comment r aliser l oxydation m nag e d un alcool On peut r aliser une oxydation cata papier au r ac
5. la solution sulfochro mique que l on vient de pr parer en 4 parties gales dans 4 tubes essais identiques Le premier tube servira de t moin et dans les 3 autres on ajoute respectivement quelques gouttes d un alcool primaire quelques gouttes d un alcool secondaire et quelques gouttes d un alcool tertiaire On agite le contenu des 3 derniers tubes et on attend une ou deux minutes Le tube t moin est jaune orang Le tube dans lequel on a ajout quelques gouttes d un alcool primaire est devenu vert celui dans lequel on a ajout quelques gouttes d un alcool secondaire est aussi devenu vert et celui dans lequel on a ajout quelques gouttes d un alcool tertiaire est rest identique au tube t moin jaune vert vert jaune Activit 10 Test au dichromate gt Quel alcool le test au dichromate permet il d identifier Pourquoi gt crire la demi quation qui traduit la transformation des ions dichromate o en ions chrome cr3 en milieu acide gt crire la demi quation qui traduit la transformation d un alcool primaire en acide carboxylique de formule g n rale R COOH S quence 6 Chapitre 2 SP12 21 E E j i l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Chimie jo En d duire l quation de la r action d oxydation de l alcool primaire gt crire la demi quation qui traduit la transformation d un alcool secondaire en c tone gt En d duire l quation de la r action d oxy
6. les ions hydroxyde ne peuvent plus r agir sur ces ions cuivre complex s qui donnent la liqueur de Fehling une cou leur bleu fonc e nettement diff rente de celle d une solution de sulfate de cuivre ILE E E S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne Lorsque la liqueur de Fehling r agit les ions cuivre complex s se transforment en oxyde de cuivre I Cu O qui est un solide de couleur rouge brique Activit 11 Liqueur de Fehling gt crire la demi quation qui traduit la transformation des ions cuivre Il com plex s n en oxyde de cuivre I Cu 0 en milieu basique gt crire la demi quation qui traduit la transformation d un ald hyde en ion carboxylate en milieu basique gt En d duire l quation de la r action d oxydation de l ald hyde par la liqueur de Fehling Remarque On a soulign que la liqueur de Fehling constituait un milieu basique Dans ces conditions un acide carboxylique R COOH ne peut pas exister puisqu il se trans forme spontan ment voir s quence n 8 en ion carboxylate R CO0 S quence 6 Chimie Pour crire les demi quations lectroniques en milieu basique il est conseill de les crire en milieu acide puis de rajouter des ions hydroxyde gauche et droite de la fl che afin d obtenir des H 0 la place des H qui ne peuvent tre pr sents en milieu acide Il faut ensuite simplifier la demi quation 3 R action avec le r actif de Toll
7. peut trouver de c tone que si l alcane poss de au moins 3 carbones ainsi partir du propane CH CH CH on obtiendra la c tone CH CO CH Pour nommer une c tone il suffit de remplacer le e des alcanes par la termi naison one Ainsi la mol cule qui a pour formule CH CO CH se nomme la propanone en fait dans la vie de tous les jours on l appelle l ac tone Remarque Dans le cas de la propanone ou de la butanone on n a pas pr ciser la place du carbone du groupement carbonyle dans la cha ne puisqu il ne peut avoir que le num ro 2 Mais si la c tone poss de davantage de carbones il faudra pr ciser le num ro du carbone porteur du groupement carbonyle Ce num ro doit tre le plus petit possible Par exemple il y aura 2 pentanones CH CO CH CH CH la pentan 2 one et CH CH CO CH CH la pentan 3 one Activit 3 Nomenclature des c tones Donner le nom des c tones suivantes CH CO CH CH et CH CH CH CH CH CO CH crire la formule de l hexan 3 one puis de la 3 4 dim thylhexan 2 one S quence 6 Chapitre 2 SP12 17 E E j f l Cned Acad mie en ligne IMIe S quence 6 Ch Activit 4 Activit 5 Remarque Isom res Trouver les noms et formules semi d velopp es des ald hydes et des c tones de formule brute CH 0 L oxydation des trois classes d alcool 1 Les trois classes d alcool La fonction alcool est caract ris e par le groupement hydrox
8. savoir qu il se comporte comme un alcool primaire I IE E E EU S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne 2 Les diff rentes oxydations des alcools IMIe Il existe trois fa ons diff rentes d oxyder un alcool Faire br ler un alcool est la mani re la plus simple de l oxyder Lors d une combustion compl te l alcool se transforme en dioxyde de carbone et eau Il est en g n ral tr s facile de faire br ler un alcool l thanol m me m lang l eau s enflamme facilement et donne une combustion compl te les desserts flamb s cr pes ou cr mes glac es sont tr s appr ci s des gourmands Activit 6 Combustion de l thanol crire l quation chimique qui traduit la combustion compl te de l thanol S quence 6 Ch La deuxi me mani re consiste faire r agir sur l alcool des oxydants puissants Il est alors tr s difficile de savoir ce qui va se produire car on constate que la cha ne carbon e de la mol cule d alcool se fractionne et que cela peut aller jusqu la formation de dioxyde de carbone comme lors d une combustion Comme le r sultat d une telle oxydation est tr s al atoire on ne l tudie que pour des cas tr s particuliers pour savoir dans quelles conditions on peut obtenir tel ou tel produit La troisi me mani re est celle laquelle nous allons nous int resser plus particu li rement elle consiste r aliser l oxydation m nag e de l alcool c est
9. 7 de carbone et 11 1 d hydrog ne crire en fonction de n le nombre de carbones la formule brute d une c tone Le pourcentage massique repr sente le rapport de la masse d un l ment sur la masse molaire de la mol cule Quel est le pourcentage massique de l oxy g ne dans la c tone Quelle est la masse molaire de la c tone Quelle est la formule brute de la c tone Donner la formule semi d velopp e et le nom de la c tone quel alcool faut il faire subir une oxydation m nag e pour obtenir cette c tone Masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 Combustion d un compos oxyg n La combustion compl te de 5 1072 mol d un compos oxyg n de formule C H 0 donne 8 7 g de dioxyde de carbone et 3 7 g d eau crire l quation qui correspond la combustion compl te de ce compos Dresser le tableau d avancement de la r action et en d duire les valeurs de x et y Sachant que la mol cule poss de un groupement carbonyle rechercher les formules semi d velopp es des diff rents isom res et les nommer Le compos oxyg n de formule C H 0 r agit sur la liqueur de Fehling Cette indication permet elle d liminer certain s isom re s De plus la cha ne car bon e du compos oxyg n de formule C H 0 est ramifi e Quel est le nom du compos oxyg n Masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 Glyc mie Le glucose a pour formule CH OH CHOH CHOH CH
10. Il quence 6 Physique Formes et principes de conservation de l nergie Chimie Oxydation des compos s organiques oxyg n s Sommaire 1 Physique Formes et principes de conservation de l nergie R sum Exercices 2 Chimie Oxydation des compos s organiques oxyg n s R sum Exercices Devoir autocorrectif n 3 S quence 6 SP12 BEEE Cned Acad mie en ligne Formes et principes de conservation de l nergie Physique Objectifs Conna tre l expression de l nergie cin tique d un solide en translation Conna tre l expression de l nergie potentielle de pesanteur Savoir si l nergie m canique se conserve ou non Conna tre diverses formes d nergie Chapitre 1 Physique Savoir exploiter le principe de conservation de l nergie nergie d un point mat riel en mouvement dans le champ de pesanteur uniforme Position du probl me on tudie un syst me de masse m et suppos ponc tuel ses dimensions sont celle d un point dans un r f rentiel terrestre Ce point mat riel est anim d une vitesse et il est plac dans le champ de pesanteur suppos uniforme B n ipaa P gt Rappel Le champ de pesanteur g est d fini par o P est le poids du syst me m de masse m Le champ de pesanteur est suppos uniforme il ne varie pas en fonction de l endroit o se trouve le syst me 1 nergie potentielle de pesanteur Epp Activit 1 Une personne souh
11. OH CHOH CH 0 Reco pier la formule et rep rer les groupes fonctionnels en pr cisant leur nom On peut doser le glucose par la liqueur de Fehling Ecrire l quation de la r action sachant que le glucose se transforme en ion gluconate CH OH CHOH COO I IE E E S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne On appelle taux de glyc mie la masse de glucose par litre de sang chez l homme en bonne sant ce taux est inf rieur 1 0 gr Quelle masse mini male d oxyde de cuivre Cu 0 obtiendrait on partir de 5 mL d un plasma sanguin qui proviendrait d un homme dont le taux de glyc mie serait sup rieur la limite Donn es Masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 et Cu 63 5 Exercice 13 Miroir d argent On r alise l exp rience du miroir d argent dans un tube essais qui a un diam tre de 20 mm et une longueur de 20 cm On suppose que le fond du tube est plat Quel est le volume de r actif de Tollens que l on a vers dans ce tube essais lorsqu il est moiti rempli S quence 6 Chimie On ajoute 1 mL d thanal pur de densit 0 8 Quelle est la nouvelle hauteur de liquide dans le tube essais lorsqu on le tient verticalement Ecrire la r action qui va se produire dans ce tube essais que l on place ver ticalement dans un bain marie 60 C On rappelle que le r actif de Tollens met en jeu le couple redox Ag NH gt Ag On admet que la r acti
12. aite placer un objet de masse m sur une tag re Cet objet est initialement pos sur le sol Pour y parvenir la personne doit fournir un effort Si la masse de l objet augmente l effort fournir est il plus important Si la hauteur de l tag re augmente l effort fournir est il plus important Si cette exp rience pouvait avoir lieu sur la Lune o le champ de pesanteur est moins important l effort fournir serait il plus important Lors de cette exp rience le syst me re oit de la personne cet effort on parle en physique de travail Le syst me en prenant de l altitude a gagn de l nergie S quence 6 Chapitre 1 SP12 3 H BEII Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique Remarque Activit 2 Activit 3 Activit 4 Cette nergie est due au poids du syst me que la personne a d vaincre pour sou lever l objet C est l nergie potentielle de pesanteur Cette nergie est d autant plus grande que la masse du syst me est grande que l altitude du syst me est lev e et que le champ de pesanteur est important D finition de l nergie potentielle de pesanteur Dans le champ de pesanteur uniforme un objet ponctuel de masse m poss de une nergie potentielle de pesanteur Epp telle que o m est la masse de l objet kg g est l intensit du champ de pesanteur sur Terre g 9 8 N kg h est l altitude de l objet m L nergie potentielle de pesanteur s exprime
13. dation de l alcool secondaire L oxydation des ald hydes 1 G n ralit s Les ald hydes sont des r ducteurs plus forts que les alcools primaires donc tous les oxydants qui peuvent oxyder les alcools primaires pourront aussi oxyder les ald hydes Par exemple le dioxyg ne de l air peut oxyder certains ald hydes froid et sans catalyseur ce qui n est pas possible pour les alcools primaires Mais ce qui est int ressant c est que certains oxydants qui sont incapables d oxy der les alcools primaires peuvent par contre oxyder les ald hydes On va tudier les r actions donn es par deux de ces oxydants la liqueur de Fehling et le r actif de Tollens 2 R action avec la liqueur de Fehling L exp rience est tr s facile r aliser au laboratoire puisqu il suffit de verser dans un tube essais de la liqueur de Fehling et quelques gouttes d un ald hyde On chauffe quelques instants sur la flamme d un bec b nsen Le contenu du tube qui tait bleu au d part devient de couleur rouge brique Pour obtenir la liqueur de Fehling on m lange une solution de sulfate de cuivre avec une solution d ions tartrate On ajoute ce m lange une solution d hy droxyde de sodium pour que le milieu soit basique Normalement en milieu basique les ions cuivre pr cipitent en donnant de l hydroxyde de cuivre lI mais dans la liqueur de Fehling ils sont dissimul s sous forme d ions complexes que nous noterons Ds ce moment l
14. deux alcools isom res A et B sont deux alcools isom res dont la mol cule ne poss de que des simples liaisons On verse quelques gouttes de chacun de ces deux alcools dans deux tubes essais contenant une solution de dichromate de potassium en milieu sulfu rique Les deux tubes deviennent verts Que faut il en conclure est un alcool secondaire qui poss de le minimum d atomes qu un atome de sa classe peut poss der Donner la formule semi d velopp e et le nom de l alcool A Quel compos A s est form lors du test avec le m lange sulfochro mique Ecrire la r action de l alcool A avec les ions dichromate en milieu acide Donner la formule semi d velopp e et le nom de l alcool B Quels compos s B et B ont pu se former lors du test avec le m lange sulfochromique Couple redox C0 Cr du dichromate Le degr d un vin exercice d approfondissement Pour conna tre la quantit d thanol contenu dans un vin on le distille puis on oxyde ce distillat en pr sence d un exc s d oxydant et on d termine la quantit d oxydant restant Apr s distillation on dispose de 100 mL d une solution S incolore qui contient tout l thanol contenu dans 100 mL de vin On dilue 10 fois la solution S puis on en pr l ve 10 mL que l on verse dans un erlenmeyer On ajoute ensuite 20 mL de dichromate de potassium C 0 10 mol et 10 mL d acide sulfurique On bouche l erlenmeyer et on attend une demi heure environ
15. e 26 ans plus t t Dans l quation de d sint gration le neutrino est not ly et l antineutrino 7 S quence 6 Chapitre 1 SP12 CR H j l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique INaissum L nergie potentielle de pesanteur a pour expression m est la masse du syst me kg g est l intensit de la pesanteur g 9 8 N kg et h est l altitude du syst me m par rapport une latitude nulle de r f rence Epp s exprime en joule J et peut tre n gative puisque h peut tre n gative L nergie cin tique d un solide en translation a pour expression m est la masse du syst me kg v sa vitesse m s 1 E s exprime en joule J L nergie m canique d un syst me est la somme de son nergie cin tique et de son nergie potentielle de pesanteur PES Lorsqu un syst me se d place sans frottement son nergie m canique reste constante au cours du mouvement Dans un syst me l nergie peut exister sous diff rentes formes Si le syst me est isol il peut y avoir des transferts d nergie au sein du syst me mais l nergie totale du syst me reste constante C est le principe de conservation de l nergie Si le syst me change de l nergie avec l ext rieur sa variation d nergie est gale l nergie transf r e du milieu ext rieur vers le syst me IE E E EU S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne IN RSxercices Pour tous les ex
16. e varie pas lors de cette phase b Chaque seconde l avion gagne 7 0 10 J d nergie potentielle de pesanteur Un barrage hydro lectrique converti l nergie m canique de l eau en nergie lectrique On consid re un tel barrage dont le d bit d eau est de D 160 m2 s La hauteur de la chute d eau lors de la travers e du barrage est h 53 m La masse volumique de l eau est 1 0 10 kg m a Chaque seconde l eau peut fournir au barrage une nergie m canique En 83 MI b En r alit le barrage produit une nergie lectrique inf rieure cette valeur Ceci est d aux diff rents frottements qui dissipent de l nergie au milieu ext rieur sont forme de chaleur l IE E E E Devoir autocorrectif SP12 Cned Acad mie en ligne Exercice 1 Exercice 2 Chimie 5 points Les propositions suivantes sont elles vraies ou fausses Justifier Des lectrons sont produits lors d une oxydation Dans cette demi quation redox 2 Br ag Br ag 2e l oxydant est l esp ce chimique Broa Une pile convertit de l nergie lectrique en nergie chimique Dans une pile l lectrode o se produit une r duction est le p le positif Dans le pont salin le passage du courant est assur par des lectrons O Lors du fonctionnement d une pile les lectrons arrivent au p le n gatif Sachant que l quation de fonctionnement d une pile zinc aluminium est la suivante le p le posit
17. en joule J La d finition de l nergie potentielle de pesanteur montre qu elle est d finie par rapport une altitude prise comme nulle En fonction du probl me on pourra prendre E 0 donc h 0 l endroit qui semblera le plus judicieux Par exemple le sol dans le cas de l activit 1 le niveau de la mer pour tudier l as cension d un ballon la surface de la table pour tudier un balle de ping pong Calculer l nergie potentielle de pesanteur qu a acquis un alpiniste lorsqu il monte en haut du Mont Blanc depuis la ville de Chamonix La ville de Chamonix est situ e h 1035 m d altitude le Mont Blanc culmine h 4810 m l alpiniste a une masse m 90 kg l intensit du champ de pesanteur est g 9 8 N kg 2 nergie cin tique 4 Une personne souhaite aider un enfant faire du v lo Pour cela elle le pousse et lui communique ainsi une vitesse On suppose que la route est horizontale Tout comme dans l activit 1 la personne doit fournir un effort Si on fait cette exp rience avec deux enfants de masses diff rentes pour quel enfant l effort sera le plus important Si on souhaite donner plus de vitesse l enfant l effort fournir sera t il plus important Lors de cette exp rience la personne communique l enfant et son v lo une nergie l altitude ne variant pas il ne s agit pas d nergie potentielle de pesan teur mais d nergie li e la vitesse l nergie cin tique
18. ens L exp rience est encore tr s facile r aliser au laboratoire puisqu il suffit de ver ser dans un tube essais du r actif de Tollens et quelques mL d un ald hyde On place ce tube dans un bain marie 60 C environ et on attend Au bout de quelques instants on constate qu un miroir d argent s est form sur la paroi du tube essais Pour pr parer le r actif de Tollens on doit verser goutte goutte une solution aqueuse d ammoniac dans une solution de nitrate d argent Dans un premier temps il appara t un pr cipit noir mais si l on continue verser la solution aqueuse d ammoniac ce pr cipit commence se dissoudre On arr te de verser la solution aqueuse d ammoniac lorsque la solution est redevenue limpide S quence 6 Chapitre 2 SP12 23 E E j il l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Chimie Activit 12 Dans ce cas aussi on a dissimul les ions argent qui ne peuvent donc plus r agir avec les ions hydroxyde en formant un complexe qui a pour formule Ag NH Il faut bien souligner que la r action avec le r actif de Tollens se produit donc en milieu basique R actif de tollens gt crire la demi quation qui traduit la transformation des ions argent com plex s Ag NH gt en argent en milieu basique gt crire la demi quation qui traduit la transformation d un ald hyde en ion carboxylate en milieu basique gt En d duire l quation de la r action d oxyda
19. ent Apr s que la masse entre en contact avec le ressort ce dernier se comprime Sous quelle forme est stock e l nergie dans un ressort comprim Expliquer les transferts nerg tiques lors de la compression du ressort 1 2 L nergie stock e dans le ressort comprim a pour expression En D terminer l expression de l abscisse X nay maximale atteinte par la masse O Ensuite le ressort se d tend nouveau jusqu reprendre sa longueur ini tiale L interaction solide ressort cesse alors D terminer la vitesse du mobile lorsque cesse l interaction solide ressort Chute d une bille dans l huile sert de support l tude de la chute d une bille d acier de masse m 5 0g dans une prouvette gradu e voir figure 1 Une prouvette contenant de l huile o L __ Go La bille qui constitue le syst me tu di est l ch e sans vitesse initiale l instant t 0 voir figure 1 Au m me instant une acquisition vid o assur e O par une webcam coupl e un ordina teur est d clench e de mani re enre gistrer 25 images par seconde Figure 1 La vid o est ensuite analys e l aide d un logiciel ce qui permet de d ter X miner la valeur de x et de la vitesse v IE E EE S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne de la bille diff rentes dates PELGAD 0 0 12 0 20 x m 0 3 79 1072 8 04 1072 v m s 0 49 0 56
20. ercices on prendra pour l intensit de la pesanteur g 9 81 N kg Exercice 1 nergie et p tanque Lors d une partie de p tanque un joueur lance une boule de masse m 700 g depuis une hauteur h 1 0 m par rapport au sol Au moment o il l che la boule la vitesse de celle ci est v 3 3 m s 1 S quence 6 Physique Lorsque la boule atteint le sommet de sa trajectoire elle est situ e la hauteur h 1 3 m et anim e d une vitesse v 2 2 m s 1 Montrer que l nergie m canique entre le moment du lancer et le sommet de la trajectoire se conserve Que peut on en d duire sur les frottements dus l air D terminer la vitesse laquelle la boule atteint le sol Exercice 2 nergie et v lo Un cycliste aborde une portion de route en descente Juste avant d aborder cette descente il roule une vitesse v 18 km h Lors de la descente il perd h 15m d altitude Le cycliste d cide de ne plus p daler lors de la descente La masse du cycliste et de son v lo est m 80 kg En n gligeant les frottements quelle serait la vitesse v du cycliste en bas de la descente En r alit sa vitesse est en bas de la descente de 36 km h En d duire l nergie perdue cause des frottements Sous quelle forme cette nergie a t elle t transf r e l ext rieur Exercice 3 tude nerg tique d un skieur Un skieur aborde une piste constitu e de trois parties recti
21. ice un joueur de tennis communique de l nergie la balle Juste apr s avoir frapp la balle celle ci poss de une nergie m canique Em 51 J et se situe h 2 3 m du sol l nergie potentielle de pesanteur tant prise nulle au niveau du sol La masse de la balle est m 57 g Quelle est la vitesse v de la balle juste apr s la frappe Apr s le service la balle heurte le sol la vitesse v 27 m s L nergie m ca nique se conserve t elle au cours de ce mouvement Faire un bilan chiffr des transferts nerg tiques lors de ce mouvement S quence 6 Chapitre 1 SP12 13 H E E il l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique Exercice 8 Exercice 9 Donn es Nom du noyau ou de la particule Symbole DESA C 0 Pistolet billes de plastique Un pistolet lance des petites billes en plastique de masse m 0 20 g Sur le mode d emploi du pistolet il est marqu E 0 90 J C est l nergie cin tique que poss de la bille la sortie du pistolet Quelle est la vitesse d une bille la sortie du pistolet On tire en l air verticalement avec un tel pistolet Quelle hauteur maximale peut atteindre une bille L exp rience montre que les billes atteignent au maximum une hauteur h 13 m a Quelle est l nergie dissip e par la bille au milieu ext rieur b Quelle force est responsable de cette dissipation d nergie c Cette nergie a t elle dispar
22. if de cette pile est la lame de zinc 3 Zn2 ag 2 As 3 Zn s 2 AP aq La premi re pile saline a t mise au point par le fran ais Leclanch La force lectromotrice d une pile est la tension positive que l on mesure ses bornes lorsque la pile ne d bite pas de courant Les piles combustible sont aussi appel es piles rechargeables 5 points On poss de cinq flacons contenant les produits not s A B C D et E tous diff rents On ne conna t pas le nom des cinq produits mais on donne les informations suivantes gt chaque produit est un corps pur dont la mol cule ne contient que des atomes de carbone d hydrog ne et d oxyg ne gt la cha ne carbon e de ces cinq produits poss de 3 atomes de carbone et ne renferme que des liaisons simples parmi ces cinq produits il y a deux alcools qui sont A et B Donner la formule semi d velopp e et le nom des deux alcools qui peuvent correspondre ces informations On r alise une oxydation m nag e des produits A et B et on obtient les r sul tats suivants A conduit C ou D alors que B conduit uniquement E A partir de ces r sultats pouvez vous identifier les produits A B C D et E Sur lesquels d entre eux le doute subsiste t il Devoir autocorrectif n 3 SP12 35 H E j il l Cned Acad mie en ligne Pour lever le doute on fait r agir les produits C D et E sur le r actif de Tollens Seul le p
23. lignes La premi re partie est une descente de longueur L 50 m et qui fait un angle 25 avec l horizontale La deuxi me partie est plate sa longueur est L 10 m La troi si me partie est une mont e qui fait un angle B 30 avec l horizontale est dont la longueur est L 60 m Au d but de la piste sa vitesse est v 10 km h II se laisse glisser tout au long des trois parties sans pousser sur ses b tons et sans faire de mouvement avec ses skis La masse du skieur et de son quipement est m 85 kg Dans cet exercice on n glige les frottements S quence 6 Chapitre 1 SP12 11 H E j l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique Exercice 4 Exercice 5 Calculer la vitesse v du skieur la fin de la premi re partie Calculer la vitesse v du skieur la fin de la deuxi me partie Le skieur a t il suffisamment d nergie pour gravir sans effort la troisi me partie Si oui quelle est sa vitesse la fin de la troisi me partie nergie potentielle lastique Un mobile autoporteur de masse m glisse en translation sur une table horizon tale sans frottement Il anim d une vitesse de valeur v jusqu la date t 0 o il heurte l extr mit libre d un ressort en x 0 L autre extr mit du ressort est attach e une paroi fixe Exprimer l nergie cin tique du mobile l instant t 0 Que peut on dire de l nergie potentielle de pesanteur lors de ce mouvem
24. me la voi ture a perdu toute son nergie cin tique Cette nergie cin tique a t transf r e au milieu ext rieur son forme de chaleur au niveau des freins 2 Application la d couverte du neutrino Certains noyaux sont naturellement radioactifs R ils se d sint grent en met tant un lectron L quation d une telle r action s crit A A 0 S quence 6 Physique L nergie lib r e lors de cette r action est AE Am c my my M je Cette nergie est essentiellement transf r e l lectron mis sous forme d ner gie cin tique Pour une d sint gration donn e l lectron devrait avoir une ner gie bien fix e Cependant l tude nerg tique de l lectron r alis e d s 1914 montre que celui ci emporte une nergie variable et qu en g n ral une partie de l nergie lib r e semble perdue Ceci n tant pas en accord avec le principe de conservation de l nergie le physicien suisse Wolfgang Pauli propose en 1930 l existence d une particule non d tect e qui emporterait avec elle l ner gie manquante Cette particule est appel e neutrino pour la radioactivit B et antineutrino pour la radioactivit R D une masse extr mement faible sans charge lectrique elle interagit tr s peu avec la mati re et est donc difficilement d tectable Il a fallut attendre 1956 pour r aliser la premi re mise en vidence exp rimentale du neutrino et valider ainsi l hypoth se que Pauli avait fait
25. n du butan 2 ol par les ions permanganate en milieu acide la temp rature ambiante la butanone est un liquide de densit 0 8 Quelle masse de butan 2 ol faut il oxyder pour obtenir 1 litre de butanone Donn es Masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 couple redox MnO Mn du permanganate Exercice 9 Identifier un ald hyde crire en fonction de n le nombre de carbones la formule brute d un ald hyde dont la mol cule ne renferme que de simples liaisons en dehors du groupe ment carbonyle Un tel ald hyde subit une combustion compl te quelle est l quation qui traduit cette r action Lors de la combustion compl te de 0 1 mol de cet ald hyde on obtient 7 2 L de dioxyde de carbone Quelle est la formule brute de l ald hyde Donner la formule semi d velopp e et le nom de l ald hyde quel alcool faut il faire subir une oxydation m nag e pour obtenir cet ald hyde Si on fait subir une oxydation m nag e cet ald hyde quel compos obtien dra t on S quence 6 Chapitre 2 SP12 EI H E j i l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Chimie Donn es Exercice 10 Donn es Exercice 11 Donn es Exercice 12 Masses atomiques en g mol H 1 C 12 0 16 Volume molaire 24 L Identifier une c tone Une c tone dont la mol cule ne renferme que de simples liaisons en dehors du groupement carbonyle poss de le pourcentage massique suivant 66
26. ne qui porte le groupement hydroxyle est li trois autres carbones on dit que l alcool est tertiaire et on note la classe III trois en chiffre romain Une oxydation m nag e d un alcool consiste faire r agir le carbone porteur du groupement hydroxyle sans modifier le reste de la cha ne carbon e gt Si l alcool est tertiaire une oxydation m nag e est sans effet sur lui gt Si l alcool est secondaire une oxydation m nag e le transforme en c tone gt Si l alcool est primaire une oxydation m nag e le transforme d abord en ald hyde puis en acide S quence 6 Chapitre 2 SP12 25 E E j i l Cned Acad mie en ligne IMIe S quence 6 Ch Il faut savoir qu il n est pas toujours facile quand on r alise l exp rience de s arr ter au stade de l ald hyde car un ald hyde s oxyde plus facilement qu un alcool primaire Pour r aliser une oxydation m nag e on peut faire r agir l alcool sur le dioxy g ne de l air en pr sence d un catalyseur ou bien utiliser des solutions de per manganate de potassium ou de dichromate de potassium Les ald hydes sont des r ducteurs plus forts que les alcools primaires donc tous les oxydants qui peuvent oxyder les alcools primaires pourront aussi oxyder les ald hydes Mais aussi certains oxydants qui sont incapables d oxyder les alcools primaires peuvent par contre oxyder les ald hydes par exemple la liqueur de Fehling et le r actif de Tollen
27. nergie cin tique croit 0 5 0 45 a 7 0 4 0 35 mmmdmmmlumalmmmlimmmbmmmmmtemm net 1 S quence 6 Physique OI VS RS UE RE SR A DR L nergie m canique reste constante 0 25 i 7 au cours du mouvement du mobile e autoporteur ai iana aa i aaan aea ae a 0 15 i d A Re a 0 1 r i 0 05 Ec 1 1 10 35 0 05 i SA RS ERP E e nergies Exp rience B D Re Pa PE P EOS E PEE Z La puissance du coussin d air est e SS ESE A A RE EE RETE S r duite les frottements ne sont pas 0 55 i n gligeables Au cours du mouvement le mobile descend en prenant de la vitesse Son nergie potentielle de pesanteur A ATTLEE TEETE LL EA EE E T PEPEE EC TEETE LEE PR d croit alors que son nergie cin tique EN RS RE RE a SE croit comme dans l exp rience A ML ane se ouest PR AE a Cependant ce mouvement se fait avec RS Er es He Go une perte d nergie m canique celle 0 2 1 Jz A CCS a a a ci d croit au cours du temps 4 0 1 OO EE de eue ee 0 05 sssdseshestgesdessbesdass smsdsssles esMess se dus q1muj e peny Le r sultat de l activit 7 est g n ralisable n importe quel mouvement Si un solide se d place sans frottements alors son nergie m canique reste constante au cours du mouvement Inversement sans apport d nergie l nergie m canique d un syst me d croit s il existe des frottements au cours du m
28. ns les conditions de l exp rience le volume molaire est de 30 litres Quelle est la masse maximale d thanal que l on peut obtenir Donn es Masses atomiques en g mol Hell 16 Exercice 4 Du vin au vinaigre On oublie un litre de vin 12 12 mL d thanol pour 100 mL de vin pendant deux mois et il se transforme partiellement en vinaigre crire l quation de la r action Si le pourcentage d alcool transform est de 50 quelle masse d acide ac tique se sera form e au bout des deux mois Donn es Densit de l thanol 0 79 masses atomiques en gmol H 1 C 12 0 16 S quence 6 Chapitre 2 SP12 27 E E j j l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Chimie Exercice 5 Donn es Exercice 6 Donn es Exercice 7 R action du m thanol sur les ions permanganate Donner la formule semi d velopp e et le nom des deux produits que l on peut obtenir quand on fait subir une oxydation m nag e au m thanol On fait r agir une solution de permanganate de potassium en milieu acide sur du m thanol en exc s seul l ald hyde se forme crire l quation qui corres pond cette r action d oxydation On fait r agir une solution de permanganate de potassium en milieu acide sur du m thanol en d faut seul l acide carboxylique de formule HCOOH se forme Ecrire l quation qui correspond cette r action d oxydation Couple redox MnO Mn du permanganate Oxydation de
29. on se produit sans variation du volume de liquide dans le tube que tout l ald hyde est oxyd et que tout l argent se d pose sur la paroi et le fond du tube de mani re uniforme partout o il y a du liquide Quelle est la masse d argent qui va dans ces conditions se d poser sur les bords du tube Quelle est l paisseur de la couche d argent Donn es Masse atomique en g mol Ag 108 et la densit de l argent 10 5 m S quence 6 Chapitre 2 SP12 31 E E j i l Cned Acad mie en ligne Il D autocorrectif n 3 Important Ce devoir n est pas envoyer la correction Physique Exercice 1 5 points On branche un g n rateur haute tension aux bornes des deux plaques parall les armatures du condensateur distantes de d d 9 0 cm Les charges n gatives s accumulent sur la plaque N et les charges positives sur la plaque P La tension existant entre ces plaques Upy Vp Vy est gale 900 V d Tension Upy Donner les caract ristiques du champ lectrostatique existant entre ces plaques Repr senter les lignes de champ dans le condensateur Exprimer et calculer la valeur F de la force lectrostatique exerc e sur un pro ton plac dans le champ E Repr senter la force sur le sch ma Donn e Charge d un proton 1 6 10719 C Devoir autocorrectif n 3 SP12 EF H E F j l Cned Acad mie en ligne Donn es Exercice 2 Exprimer et calculer la vale
30. ormule CH CH CH O se nomme le propanal Le carbone qui poss de le groupement carbonyle porte toujours le num ro 1 Il IE E ED S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne Ainsi la mol cule qui a la formule suivante CH CH CH C H Il CH 0 3 devra tre nomm e le 3 m thylbutanal puisque quand on num rote les carbones partir de la fonction ald hyde le groupe m thyle se situe sur le carbone num ro 3 Activit 2 Nomenclature des ald hydes Donner le nom des ald hydes suivants H CH O et CH CH CH CH CH CH CH 0 crire la formule du butanal puis du 2 3 dim thylpentanal S quence 6 Chimie 3 Les c tones Une mol cule faisant partie de la famille des c tones a son groupe carac t ristique groupe carbonyle C l int rieur d une cha ne carbon e O il o Pour obtenir la formule semi d velopp e d une c tone partir de celle d un alcane ayant la m me cha ne carbon e il faut substituer sur un carbone qui ne se trouve pas en bout de cha ne un atome d oxyg ne deux atomes d hydrog ne Comme les ald hydes les c tones poss dent donc un groupement carbonyle mais alors que le carbone du groupement carbonyle des ald hydes porte aussi un atome d hydrog ne celui des c tones n en poss de pas Cette diff rence est suffisante pour que les ald hydes et les c tones ne poss dent pas les m mes propri t s chimiques On ne
31. ouvement S quence 6 Chapitre 1 SP12 7 H E j j l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique C Les formes d nergie L nergie cin tique et l nergie potentielle de pesanteur sont deux exemples d nergie Il en existe bien d autres Pour r aliser l tude nerg tique compl te d un syst me il faut tenir compte des autres formes d nergie Parmi les autres formes d nergie citons gt L nergie chimique c est elle qui est responsable de l nergie lib r e lors de certaines r actions telles les combustions gt L nergie thermique elle est li e l agitation des mol cules c est une forme d nergie cin tique au niveau microscopique gt L nergie nucl aire elle est responsable de l nergie lib r e lors de cer taines transformations nucl aires gt L nergie lectrique c est elle qui est transport e dans les c bles lectriques gt L nergie lectromagn tique elle englobe l nergie lectrique mais aussi l nergie transport e par tout rayonnement lectromagn tique comme la lumi re les ondes radio ou les rayons ultraviolets gt L nergie potentielle lastique c est sous cette forme qu est stock e l ner gie d un ressort comprim ou d un arc band Principe de conservation de l nergie 1 Principe de conservation Un syst me est isol s il est sans interaction avec l ext rieur et qu il n change pas d nergie avec l ext rieur Au
32. pri t s chimiques en effet on remarque que certains compos s r agissent de mani re similaire vis vis d un r actif donn Cette analogie de comportement trouve son origine dans une analogie de struc ture les mol cules d une m me famille poss de le m me groupe caract ris tique Un groupe caract ristique est un atome ou un groupe d atomes qui carac t rise la famille 1 Importance des mol cules oxyg n es alcools ald hydes et c tones Activit 1 Pour chaque compos identifier le ou les groupes caract ristiques puis effectuer une recherche sur internet ou sur une encyclop die afin de trouver une utilisation du compos dans l activit humaine CHO CH C CH O e 7 Il CH OH CHOH CHOH CHOH CHOH C O N glucose H ac tone citronellal S quence 6 Chapitre 2 SP12 15 E BEII Cned Acad mie en ligne 0 S quence 6 Chimie OH CH3 CHO O testost rone benzald hyde civettone Remarque On utilise ici la formule topologique d une mol cule la cha ne carbon e est repr sent e par une ligne bris e et seuls les atomes autre que C et H sont crits Les alcools tels que le m thanol et l thanol sont tr s importants l chelle industrielle industrie agroalimentaire solvants carburants Leur production s l ve plusieurs millions de tonnes chaque ann e Les compos s oxyg n s poss dant des groupes carbonyle ont des utilisations tr s vari es mais
33. roduit D est oxyd et il donne C A partir de ce dernier r sultat pou vez vous identifier de mani re d finitive les produits A B C D et E Donner les demi quations r dox et l quation de la r action entre D et le r actif de Tollens couple Ag NH E IE E E Ej Devoir autocorrectif n 3 SP12 Cned Acad mie en ligne
34. s Dans la liqueur de Fehling les ions Cu sont dissimul s sous forme d ions com plexes Lorsque la liqueur de Fehling r agit les ions cuivre complex s se trans forment en oxyde de cuivre I Cu O qui est un solide de couleur rouge brique Dans le r actif de Tollens les ions argent sont dissimul s sous forme d ions com plexes Ag NH Lorsque le r actif de Tollens r agit les ions argent complex s se transforment en argent m tal et il se forme sur les parois du tube un miroir d argent l IE E Ej S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne IMIe MiEkercices Exercice 1 Un alcool odorant On utilise en parfumerie un alcool le 3 7 dim thyloctan 3 ol car il a l odeur de la lavande crire la formule semi d velopp e de cet alcool S quence 6 Ch Quel est la classe de cet alcool Peut on lui faire subir une oxydation m nag e Exercice 2 Oxydation des butanols Donner la formule semi d velopp e et le nom des quatre alcools qui admet tent pour formule brute C H 0 Pr ciser la classe de chacun de ces quatre alcools On fait subir chacun de ces quatre alcools une oxydation m nag e Donner dans chaque cas le s nom s des produits que l on peut alors obtenir Exercice 3 Oxydation catalytique de l thanol On fait passer 1 5 litre de vapeur d thanol sur du cuivre pour obtenir de l tha nal crire l quation de la r action Da
35. sein d un tel syst me l nergie peut exister sous diff rentes formes nergie thermique chimique m canique Quelle que soit l volution d un syst me isol l nergie totale du syst me reste constante C est le principe de conservation de l nergie Il peut y avoir des transferts d nergie dans le syst me mais la somme de toutes les nergies reste toujours la m me Exemple d un syst me isol un m lange d eau ti de et de glace dans un calo rim tre On suppose que les transferts thermiques avec l ext rieur sont nuls Si on laisse voluer le syst me l eau initialement ti de se refroidit au contact de la glace qui se r chauffe et fond Il y a un transfert d nergie thermique de l eau vers la glace Ce transfert ce fait sans cr ation ou perte d nergie L nergie du syst me reste constante Pratiquement les syst mes changent de l nergie avec le milieu ext rieur Dans ce cas l nergie du syst me ne reste pas constante Cependant le principe de conservation de l nergie appliqu au syst me et au milieu avec lequel il change IE E E E S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne de l nergie montre que la variation d nergie du syst me est gale l nergie transf r e entre le milieu ext rieur et le syst me Par exemple une voiture roule sur une route horizontale Elle poss de donc une nergie cin tique Le conducteur freine et la voiture s arr te Le syst
36. souvent en quantit s moins importantes Ce sont des compos s souvent pr sents dans les v g taux ou les animaux mais aussi tr s int ressants synth tiser en chimie fine production peu importante en quantit mais haute valeur ajout e Attention cependant ne pas g n raliser certains de ces compos s comme l ac tone sont produits en grande quantit chimie lourde tandis que certains alcools plus complexes sont synth tis s en chimie fine Les compos s poss dant des groupes carbonyle sont class s en deux familles de compos s chimiques les ald hydes et les c tones 2 Les ald hydes Une mol cule faisant partie de la famille des ald hydes a son groupe carac t ristique groupe carbonyle a plac e l extr mit d une cha ne car bon e 0 Pour obtenir la formule semi d velopp e d un ald hyde partir de celle d un alcane ayant la m me cha ne carbon e il faut substituer sur un carbone qui se trouve en bout de cha ne un atome d oxyg ne deux atomes d hydrog ne Ce carbone situ en bout de cha ne doit conserver un atome d hydrog ne Par exemple partir de l thane CH CH on obtiendra l ald hyde CH CH 0 partir du propane CH CH CH3 on obtiendra l ald hyde CH CH CH 0 Pour nommer un ald hyde il suffit de remplacer le e des alcanes par la ter minaison al Ainsi la mol cule qui a pour formule CH CH 0 se nomme l thanal et celle qui a pour f
37. ss de un avion de ligne volant h 9500 m d altitude la vitesse v 850 km h 1 On supposera l nergie potentielle nulle si l altitude est nulle La masse de l avion est de 180 tonnes le champ de pesanteur a pour intensit g 9 8 N kg Frottements dissipation d nergie On l che sur un plan inclin au mobile autoporteur sur coussin d air On filme le mouvement et l aide d un logiciel appropri on d termine l volution au cours du temps de son altitude et de sa vitesse Ceci permet de conna tre l volution de son nergie potentielle de pesanteur de son nergie cin tique et de son nergie m canique Deux conditions exp rimentales sont r alis es Le coussin d air fonctionne normalement les frottements sont tr s r duits La puissance du coussin d air est r duite les frottements ne sont pas n gligeables Dans quel cas l nergie m canique se conserve Dans quel cas l nergie m canique ne se conserve pas En d duire une relation entre la conservation de l nergie m canique et l exis tence ou non de frottements IE E E E S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne nergies j Exp rience A 0 65 i 0 6 Le coussin d air fonctionne normale EPN ment les frottements sont r duits 0 55 Au cours du mouvement le mobile descend en prenant de la vitesse EEEE EEEE D die Son nergie potentielle de pesanteur R d croit alors que son
38. tif de Schiff lytique de l alcool en utilisant comme oxydant le dioxyg ne de l air C est une exp rience facile r aliser en TP on chauffe un fil de cuivre incandes cence et on le place dans les vapeurs d alcool on utilise en g n ral l tha nol comme le montre le dessin On appelle cette manipulation l exp rience de la lampe sans flamme On constate alors que le fil de cuivre peut rester incandescent pendant plusieurs minutes On sent une odeur particuli re celle de la pomme verte qui est caract ristique de l thanal pendant que le papier au r actif de Schiff r v lateur des ald hydes se colore en rose Enfin le papier pH qui tait jaune vert se colore en rouge ce qui correspond un pH tr s acide Sous l action du dioxyg ne de l air et gr ce au catalyseur le fil de cuivre l thanol s est d abord transform en ald hyde comme l indique le papier au r actif de Schiff puis en acide carboxylique comme l indique le papier pH C est parce que la r action d oxydation de l thanol est tr s exothermique elle d gage beaucoup d nergie sous forme de chaleur que le fil de cuivre peut rester incandescent pendant plusieurs minutes Lampe sans flamme crire les deux quations successives qui traduisent l oxydation de thanol et donner le nom de l ald hyde et de l acide obtenus On peut aussi oxyder les alcools en utilisant les ions permanganate en milieu acide L encore c est une e
39. tion de l ald hyde par le r actif de Tollens I IE E EJ S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne IMIe sum Une mol cule faisant partie de la famille des ald hydes a son groupe carac t ristique groupe carbonyle C H plac e l extr mit d une cha ne I carbon e 0 S quence 6 Ch Pour obtenir un ald hyde il faut substituer sur le carbone qui se trouve en bout de cha ne un atome d oxyg ne deux atomes d hydrog ne Pour nommer un ald hyde il suffit de remplacer le e des alcanes par la terminaison al Une mol cule faisant partie de la famille des c tones a son groupe carac t ristique groupe carbonyle l int rieur d une cha ne carbon e il O Pour obtenir une c tone il faut substituer sur un carbone qui ne se trouve pas en bout de cha ne un atome d oxyg ne deux atomes d hydrog ne Pour nommer une c tone il suffit de remplacer le e des alcanes par la terminaison one gt Si le carbone qui porte le groupement hydroxyle n est li qu un seul autre carbone et donc deux atomes d hydrog ne on dit que l alcool est primaire et on note la classe I un en chiffre romain gt Si le carbone qui porte le groupement hydroxyle est li deux autres carbones et donc un atome d hydrog ne on dit que l alcool est secondaire et on note la classe Il deux en chiffre romain gt Si le carbo
40. tique E d un syst me de masse m et anim d une vitesse de valeur v est proportionnelle au carr de v m D finition de l nergie cin tique L nergie cin tique d un syst me ponctuel de masse m et anim d une vitesse de valeur v est E Le 2 avec m masse du syst me kg v valeur de la vitesse m s L nergie cin tique s exprime en joule J Cas des solides non ponctuels l expression pr c dente de l nergie cin tique est galement valable pour un solide non ponctuel en mouvement de translation Par contre si le solide est anim d une rotation l expression n est plus valable Par S quence 6 Chapitre 1 SP12 5 H E j j l Cned Acad mie en ligne S quence 6 Physique Activit 5 Activit 6 Activit 7 Exp rience A Exp rience B exemple une toupie tournant sur elle m me sans que son centre ne se d place poss de une nergie cin tique de rotation Cette nergie cin tique de rotation n est pas au programme de la classe de premi re S Nous supposerons que les solides en mouvement sont anim s de mouvements de translation Calculer l nergie cin tique d une voiture de masse m 950 kg anim e d une vitesse v 90 km h 1 3 nergie m canique Em L nergie m canique Em d un syst me est la somme de son nergie cin tique E et de son nergie potentielle de pesanteur Epp E Epp t Em s expriment en joule J 0 Calculer l nergie m canique que po
41. ue ou bien est elle pr sente sous une autre forme tude nerg tique d une radioactivit B7 L uranium 239 est radioactif B crire l quation de la d sint gration d un noyau d uranium 239 Calculer l nergie lib r e lors de cette d sint gration L tude de l une des d sint gration de l uranium 239 montre que l lectron est mis avec une nergie cin tique E 8 0 1 0714 En n gligeant l nergie e emport e par le rayonnement y en d duire l nergie de l antineutrino Uranium Uranium Neptunium Plutonium 238 239 239 239 Neutron Proton lectron 238 239 239 239 1 1 0 o2U o2U 93 NP 94Pu on 1P 4 238 050 79 239 054 29 239 052 94 239 052 16 1 008 66 1 007 83 0 000 55 1 u 1 660 54 x 10727 kg c 3 00 x 108 mis JE g ET S quence 6 Chapitre 1 SP12 Cned Acad mie en ligne IMIe Oxydation des compos s organiques oxyg n s Chimie Objectifs conna tre deux nouvelles fonctions de la chimie organiques ald hyde et c tone apprendre nommer les mol cules qui poss dent ces fonctions savoir comment on peut obtenir ces mol cules partir des alcools Chapitre 2 Ch reconna tre la classe d un alcool gt crire la r action d oxydation d un alcool et d un ald hyde Les ald hydes et les c tones Les compos s organiques peuvent tre class s par famille en fonction de leurs pro
42. ur P de la force exerc e sur un proton plac dans le champ de pesanteur g g 9 8 N kg masse d un proton m 1 7 10727 kg F Calculer le rapport que peut on en conclure 5 points On prendra l intensit de la pesanteur g 9 8 N kg Les propositions suivantes sont elles vraies ou fausses Justifier En l absence de frottement il y a conservation de l nergie cin tique L nergie cin tique d un bateau de 2 5 tonnes et se d pla ant 20 km h a pour valeur E 5 0 10 J Un volant de badminton passe d une hauteur h 2 0 m h 4 5 m La masse du volant est m 5 0 g Lors de ce mouvement le volant gagne une nergie potentielle E 0 12 Un conducteur coupe son moteur alors que sa voiture a encore une vitesse v 3 0 km h La route est horizontale et il avance en ligne droite La voiture s arr te toute seule au bout de 15 m On tudie cette voiture de masse m 900 kg a Dans une telle situation on peut n gliger les frottements b Lors de cet arr t le milieu ext rieur fournit la voiture une nergie E 3 1 102 J pour l arr ter c L nergie cin tique que poss de la voiture s est transform e en nergie potentielle de pesanteur Un avion est dans une phase d ascension Il se d place en ligne droite vitesse constante v 500 km h 1 Sa masse est m 15 tonnes Sa trajectoire fait un angle 20 avec l horizontale a L nergie cin tique n
43. xp rience facile r aliser en TP en pre nant comme alcool le propan 2 ol On utilise le dispositif suivant voir photo ci contre On a plac dans le ballon la solution aqueuse de permanganate de potas sium le propan 2 ol et en dernier on a ajout quelques gouttes d acide sul furique pour que la r action se d roule en milieu acide Il EE E E S quence 6 Chapitre 2 SP12 Cned Acad mie en ligne On chauffe tr s doucement et quand on lit sur le thermom tre une temp rature voisine de 56 C on voit que des gouttes de liquide commencent appara tre sur les parois du r frig rant Le liquide que l on recueille dans l erlenmeyer poss de une odeur tr s caract ristique IMIe il s agit de l ac tone ou propanone Activit 9 Oxydation du propan 2 ol Pourquoi le dispositif exp rimental utilis permet il d obtenir facilement de l ac tone pratiquement pure Comment appelle t on ce montage gt crire la demi quation qui traduit la transformation des ions permanganate en ions mangan se couple MnO Mn en milieu acide S quence 6 Ch gt Ecrire la demi quation qui traduit la transformation le propan 2 ol en propa none en milieu acide gt En d duire l quation de la r action d oxydation de l alcool 4 Le test au dichromate en milieu acide M langeons dans un tube essais une solution de dichromate de potassium et une solution d acide sulfurique On partage
44. yle OH qui est fix sur un des carbones de la mol cule Mais suivant l environnement de ce carbone on d finit les trois classes des alcools gt Si le carbone qui porte le groupement hydroxyle n est li qu un seul autre carbone et donc deux atomes d hydrog ne on dit que l alcool est primaire et on note la classe I un en chiffre romain gt Si le carbone qui porte le groupement hydroxyle est li deux autres car bones et donc un atome d hydrog ne on dit que l alcool est secondaire et on note la classe Il deux en chiffre romain gt Si le carbone qui porte le groupement hydroxyle est li trois autres car bones on dit que l alcool est tertiaire et on note la classe IlI trois en chiffre romain Classe Formule Groupe caract ristique CH 0H L atome de carbone est li Primaire R CH 0H deux atomes d hydrog ne CHOH l atome de carbone est li Secondaire R CHOH R un atome d hydrog ne Tertiaire R C OH l R C OH L atome de carbone n est li aucun atome d hydrog ne R R R4 R et R sont ici des groupements comportant des atomes de carbones La classe d un alcool Donner la formule chimique et en d duire la classe des alcools suivants l tha nol le propan 2 ol le m thylpropan 2 ol le butan 2 ol le 2 m thylbutan 1 ol et le 3 m thylbutan 2 ol Le m thanol est un cas particulier puisqu il ne poss de qu un seul carbone il faut
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