Bilan de physique-chimie

Exercice 1

Réponse : 1 → D · 2 → A · 3 → B · 4 → C

Une formule chimique indique la nature des atomes (symboles) et leur nombre (indices en bas à droite). L’indice 1 ne s’écrit pas.

1. Eau : 2 atomes H et 1 atome O → H₂O
2. Dioxyde de carbone : 1 atome C et 2 atomes O → CO₂
3. Méthane : 1 atome C et 4 atomes H → CH₄
4. Dioxygène : 2 atomes O → O₂

Exercice 2

Réponse : 9 atomes

On lit l’indice placé après chaque symbole (un symbole sans indice compte pour 1 atome), puis on additionne.

1. C₂ : 2 atomes de carbone
2. H₆ : 6 atomes d’hydrogène
3. O : 1 atome d’oxygène
4. Total : 2 + 6 + 1 = 9 atomes

Exercice 3

Réponse : Le diazote N₂

Un corps pur simple est formé d’une seule sorte d’atomes. Le diazote N₂ ne contient que des atomes d’azote ; les trois autres contiennent deux sortes d’atomes : ce sont des corps purs composés.

1. H₂O : H et O → composé
2. CO₂ : C et O → composé
3. N₂ : seulement N → simple
4. CH₄ : C et H → composé

Exercice 4

Réponse : 2,7 g/cm³

La masse volumique est la masse divisée par le volume : ρ = m ÷ V. Avec m en g et V en cm³, ρ est en g/cm³.

1. ρ = mV
2. ρ = 13550
3. ρ = 2,7 g/cm³ (c’est la masse volumique de l’aluminium)

Exercice 5

Réponse : 1975 g

On transforme la relation ρ = m ÷ V en m = ρ × V.

1. m = ρ × V
2. m = 7,9 × 250
3. m = 1 975 g (soit environ 2 kg)

Exercice 6

Réponse : Faux

C’est faux. Un objet plein flotte seulement si sa masse volumique est inférieure à celle du liquide. Ici 2,7 > 1,0 : le bloc d’aluminium coule.

1. ρ(aluminium) = 2,7 g/cm³
2. ρ(eau) = 1,0 g/cm³
3. 2,7 > 1,0 → le bloc coule

Exercice 7

Réponse : Un clou en fer rouille

Une transformation est chimique lorsque de nouvelles espèces apparaissent. La rouille est une espèce nouvelle, qui n’existait pas avant. Fondre, bouillir (changements d’état) et se dissoudre sont des transformations physiques : les espèces restent les mêmes.

Exercice 8

Réponse : 22 g

Lors d’une transformation chimique, les atomes se conservent : la masse des réactifs consommés est égale à la masse des produits formés.

1. m(produits) = m(réactifs consommés)
2. m(dioxyde de carbone) = 6 + 16
3. m = 22 g

Exercice 9

Réponse : 2 · 2

Une équation ajustée contient le même nombre de chaque sorte d’atomes de chaque côté de la flèche.

1. Carbone : 1 à gauche (CH₄), 1 à droite (CO₂) → ça va
2. Hydrogène : 4 à gauche (CH₄) ; pour en avoir 4 à droite, il faut 2 H₂O
3. Oxygène : à droite 2 (CO₂) + 2 × 1 (2 H₂O) = 4 ; à gauche, il faut donc 2 O₂
4. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Exercice 10

Réponse : Le dioxyde de carbone

L’eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone : c’est son test d’identification. L’eau se repère avec le sulfate de cuivre anhydre (qui bleuit) et le dioxygène avec une bûchette incandescente (qui se rallume).

Exercice 11

Réponse : Un aimant attire un clou

Une action à distance s’exerce sans que les objets se touchent. L’aimant attire le clou sans contact (action magnétique). Dans les trois autres cas, les objets se touchent : ce sont des actions de contact.

Exercice 12

Réponse : Faux

C’est faux. Une action est toujours réciproque : si le marteau agit sur le clou, le clou agit aussi sur le marteau. On parle d’interaction. Les deux forces ont la même direction, la même valeur et des sens opposés.

Exercice 13

Réponse : plein · pointillés

Dans un diagramme objet-interaction, chaque objet est dans une bulle. Le trait qui relie deux bulles est plein si les objets se touchent, en pointillés s’ils agissent à distance.

1. Livre — table : contact → trait plein
2. Livre — Terre : à distance → trait en pointillés

Exercice 14

Réponse : newtons (N), et se mesure avec un dynamomètre

La valeur d’une force s’exprime en newtons (N) et se mesure avec un dynamomètre. Le kilogramme est l’unité de masse, mesurée avec une balance : ne confonds pas les deux grandeurs.

Exercice 15

Réponse : 2,4 cm

La longueur de la flèche est proportionnelle à la valeur de la force : on cherche combien de fois 5 N il y a dans 12 N.

1. 1 cm ↔ 5 N
2. Longueur = 12 ÷ 5
3. Longueur = 2,4 cm

Exercice 16

Réponse : 1 → C · 2 → B · 3 → A

L’intensité I s’exprime en ampères (A), la tension U en volts (V) et la résistance R en ohms (Ω).

Exercice 17

Réponse : 2,5 V

En série, la loi des mailles s’applique : la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.

1. U_G = U₁ + U₂
2. U₂ = U_G − U₁ = 6 − 3,5
3. U₂ = 2,5 V

Exercice 18

Réponse : 4,5 V

Des dipôles branchés en dérivation ont la même tension à leurs bornes : c’est aussi la tension aux bornes du générateur.

1. En dérivation : U_G = U₁ = U₂
2. U₂ = 4,5 V

Exercice 19

Réponse : 0,45 A

Loi des nœuds : l’intensité dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées.

1. I = I₁ + I₂
2. I₂ = I − I₁ = 0,80 − 0,35
3. I₂ = 0,45 A

Exercice 20

Réponse : 4,7 V

On applique la loi d’Ohm U = R × I, avec l’intensité en ampères : il faut d’abord convertir les milliampères.

1. I = 10 mA = 0,010 A
2. U = R × I = 470 × 0,010
3. U = 4,7 V

Exercice 21

Réponse : 450 Ω

D’après la loi d’Ohm U = R × I, on obtient R = U ÷ I.

1. R = UI
2. R = 90,02
3. R = 450 Ω
4. Piège : 9 × 0,02 = 0,18 n’a pas de sens ici, car on doit diviser U par I.

Exercice 22

Réponse : Faux

C’est faux. Le son est une vibration qui se transmet de proche en proche aux particules du milieu. Dans le vide, il n’y a pas de matière pour la transmettre : le son ne s’y propage pas. Il se propage en revanche dans les solides, les liquides et les gaz.

Exercice 23

Réponse : 1700 m

La lumière arrive presque instantanément : c’est le son qui met 5 s. On utilise la relation distance = vitesse × durée.

1. d = v × t
2. d = 340 × 5
3. d = 1 700 m, soit environ 1,7 km

Exercice 24

Réponse : Un son de 1 000 Hz

Plus la fréquence d’un son est grande, plus il est aigu. Le son de 1 000 Hz a la plus grande fréquence : c’est le plus aigu.

Exercice 25

Réponse : un ultrason

L’oreille humaine perçoit les sons d’environ 20 Hz à 20 000 Hz. Au-dessus de 20 000 Hz, ce sont des ultrasons : 30 000 Hz est donc un ultrason, que l’on n’entend pas.

1. Moins de 20 Hz : infrasons
2. De 20 Hz à 20 000 Hz : sons audibles
3. Plus de 20 000 Hz : ultrasons