TS2-Composition de sciences physiques

TS2-Composition de sciences physiques

Exercice 1  (3,5pts)

La leucine est un composé organique de formule semi-développée : 

                                                       (CH3)2 CH ¾ CH2 ¾ ¾ COOH

1) Préciser la nature de ce composé et donner son nom en nomenclature systématique.   

2) La molécule de la leucine est-elle chirale ? Si oui, donner et nommer les représentations de Fischer de la leucine.   

3) On fait réagir la leucine avec un acide α-aminé   R ¾ ¾  COOH

On obtient un dipeptide dont la masse molaire est égale à 202 g.mol-1.

3.1-Déterminer la formule semi développée et donner le nom systématique de cet acide α -aminé.         

3.2-Préciser, en justifiant, le nombre de dipeptides que le mélange des acides, ci-dessus cités, permet d’obtenir (les formules ne sont pas demandées).    

4) On veut synthétiser uniquement le dipeptide pour lequel la leucine est l’acide N-Terminal. Préciser les différentes étapes de cette synthèse et nommer le dipeptide obtenu.    

Exercice 2 (4,5pts)

NB : Les parties A et B sont indépendantes

A) On souhaite étudier le couple acido-basique ion éthylammonium/éthylamine (C2H5NH/ C2H5NH2) noté ensuite BH+/B.

1) Ecrire l’équation-bilan de la réaction de l’eau sur le chlorure d’éthylammonium.
2) On place dans un bécher un volume Va = 50 mL d’une solution de chlorure d’éthylammonium de concentration Ca =  4.10-2 mol.L-1. On ajoute à l’aide d’une burette un volume Vb d’une solution aqueuse d’éthylamine de concentration Cb=  10-1 mol.L-1. On relève à chaque fois le pH.

Vb (mL) 5 10 15 20 25 30 35
pH 10,1 10,4 10,5 10,7 10,8 10,9 11,0

2.1- Tracer la courbe pH =f et déterminer son équation.

2.2- En déduire la valeur du pKa du couple BH+/B.

B) On étudie le comportement de deux acides, l’acide éthanoïque CH3COOH et l’acide méthanoïque HCOOH. On donne : pK1 = pKa pour le couple CH3COOH/CH3COO : pK1 = 4,8 ;
pK2 = pKa pour le couple HCOOH/HCOO : pK2 = 3,8.

On mélange une solution aqueuse d’acide méthanoïque et une solution aqueuse d’acide éthanoïque.

1) Préciser, en justifiant, lequel des deux acides est le plus fort.

2) Montrer que, quels que soient les mélanges considérés, on a :       

                  = k      avec k étant une constante que l’on déterminera.

3) On mélange, 0, 10 mol d’acide méthanoïque et 0,30 mol d’acide éthanoïque ; on complète à 1L avec de l’eau pure. Le pH du mélange est 2,35.

En écrivant les équations de conservation de la matière pour HCOOH, d’une part, et CH3COOH, d’autre part, calculer la concentration molaire volumique de chacune des espèces, sauf de l’eau, présentes dans la solution.

Exercice 3(3,5pts)

On réalise la charge d’un condensateur de capacité C = 10μF selon le montage représenté ci-dessous.

La résistance R du condensateur ohmique est égale à 1,0.103Ω. Le générateur de tension stabilisée maintient aux bornes du dipôle « RC » une tension U = 12V. A l’instant origine, le condensateur est complètement déchargé et on ferme l’interrupteur.

  1. Etablir l’équation différentielle vérifiée par .
  • Cette équation différentielle admet une solution de la forme : .

Donner les expressions respectives des constantes K et τ puis donner leur valeur numérique .

  • Déterminer, en fonction de la constante de temps, la date pour laquelle :

, où QM désigne la charge du condensateur lorsque la

tension à ses bornes est égale à U.

  • Déterminer la charge  du condensateur à la date t = τ.

Exercice 4   (4pts)

Un dispositif interférentiel permet d’obtenir deux sources ponctuelles F1 et F2 synchrones et cohérentes. Le dispositif est éclairé par une lumière monochromatique de longueur  d’onde l.

1.1 Décrire et expliquer le phénomène observé sur l’écran (E).

1.2 L’écran (E) étant situé à une distance D du plan des sources, on appelle

d la mesure de N interfranges. Calculer la distance a séparant les deux

sources F1 et F2.   Données : D = 0,80 ; N = 10 ; d = 4mm ; l = 0,55µm.

2. On considère un point P de l’écran défini par OP = x.

2.1 Déterminer l’abscisse xk des milieux des franges brillantes.

2.2 Déterminer l’abscisse x’k des milieux des franges sombres.

2.3 Déterminer x pour que le point P se trouve au milieu de la 5eme frange

brillante du coté positif.

2.4 Déterminer la distance d qui sépare le milieu de la 2e frange sombre du coté négatif et le milieu de la 3e frange claire brillante du coté positif.

2.3 Quelle doit être la longueur d’onde de la lumière monochromatique

utilisée pour que le point P, définit précédemment, se trouve au milieu de

la 5eme frange obscure  du coté positif?

Exercice 5   (4,5pts)

Un GBF délivre une tension sinusoïdale de fréquence f aux bornes d’un dipôle comprenant en série :

  • Une inductance pure L  = 1,0 H et de résistance r = 8,5 Ω
  • Un condensateur de capacité C ;
  • Un conducteur ohmique de résistance R0 = 100 Ω.

La figure ci-dessus représente ce qu’on observe sur l’écran de l’oscilloscope avec les réglages suivants :

  • Sensibilités verticales sur les deux voies : 2,0 V/division ;
  • Balayage horizontal : 2 ms/division.

1) Déterminer la période T de la tension sinusoïdale u(t) délivrée par le G.B.F. En déduire la fréquence f et la pulsation w correspondantes.

2)  Déterminer les valeurs maximales Um de la tension aux bornes du dipôle et de l’intensité Im du courant.

3) On pose i(t) = Imcos(wt) et u(t) = Umcos(wt+j). Déterminer le déphasage j entre u(t) et i(t).
Quel est son signe ?

4) A l’aide de la construction de Fresnel, déterminer la relation donnant tanj en fonction des paramètres du circuit. En déduire la valeur de la capacité C du condensateur.

Bonne chance !

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