Sujet de brevet physique chimie 2009 technologique et professionnelle : Cours de collège

Sujet de brevet de physique chimie proposé en session de juin 2009 pour la série technologique et professionnelle.
L’énoncé a été simplifié pour ne garder que l’essentiel (coupure par exemple des espaces destinés à répondre sur la copie). Cette épreuve dure 45 minutes et compte coefficient 1. La note est sur 20 et 2 points sont réservés à l’orthographe et la présentation.
Le sujet est suivi d’une correction

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Chimie (6 points)

Le sérum physiologique est un produit médical utilisé pour le nettoyage des yeux des bébés. C’est une solution aqueuse de chlorure de sodium NaCl conditionnée en petites dosettes.

1) Répondre aux questions suivantes en cochant la bonne réponse :

a) Au quotidien, qu’est-ce que le chlorure de sodium ?

du sucre
du sel de cuisine
de l’aspirine

b) Dans l’eau, le chlorure de sodium NaCl se dissocie en « particules » Na+ et Cl-. Ces « particules » sont :

des atomes
des ions
des molécules

c) Indiquer si cette solution conduit le courant électrique ? Justifier la réponse.
Sur l’étiquette du sérum physiologique, on peut lire 9 g/L.

2) Indiquer si cette concentration est une concentration massique ou une concentration molaire.

3) a) Convertir : V = 5 mL =…………. L

b) Calculer, en gramme, la masse m de NaCl contenu dans une dosette. On donne : $C = \frac{m}{V}$ où C est la concentration massique en g/L.

4) a) Donner, à partir des indications de l’étiquette du sérum, la valeur du pH de cette solution.

b) Indiquer si cette solution est acide, neutre ou basique. Justifier la réponse.

Mécanique (5 points)

Lors de la chute d’une bille d’acier, sans vitesse initiale, on effectue une série de photographies à intervalles de temps réguliers.
On obtient le document ci-contre représentant la chute de cette bille.

1) Répondre aux questions ci-dessous, à l’aide du document, en cochant la bonne réponse :

a) Les distances parcourues par la bille à intervalles de temps réguliers sont

de plus en plus grandes
constantes
de plus en plus petites

b) La vitesse de la bille est :

de plus en plus petite
constante
de plus en plus grande

c) Le mouvement est donc :

uniforme
accéléré
ralenti

2) La bille a une masse de 100 g.

a) Convertir la masse en kilogramme.

b) Calculer, en newton, la valeur P du poids de cette bille. On donne : P = m x g. On prendra 10 N/kg pour valeur de g.

3) Représenter le poids P de la bille d’acier sur la figure ci-contre Unité graphique : 1 cm représente 0,5 N

Électricité (7 points)

Un particulier, produisant lui même son électricité, veut utiliser un appareil électroménager, dont on peut voir la plaque signalétique ci-contre :

1) a) Indiquer la valeur de la fréquence lue sur la plaque signalétique.

b) Indiquer, en cochant la bonne réponse, la signification de 150 W.

Tension
Intensité
Puissance

2) Ce particulier fait vérifier, par un technicien EDF, si son installation électrique est conforme. A partir d’une prise de courant, le technicien obtient l’oscillogramme suivant :

a) Indiquer si le courant produit par ce particulier est alternatif, constant ou continu.

b) Déterminer, à partir de cet oscillogramme, la tension U/max en volt.
U_max = …………………

c) Calculer, en volt, la valeur U de la tension efficace. Arrondir le résultat à l’unité.
On donne: $u = {U_{max}} \frac {\sqrt{2}}$

d) Déterminer, à l’aide de l’oscillogramme ci-dessus, la période T, en seconde, de la tension produite chez le particulier

e) Calculer, en hertz, la fréquence/de la tension produite chez le particulier. Arrondir le résultat à la dizaine. On donne : $f = \frac{1}{T}$

3) Cette fréquence est-elle compatible avec le bon fonctionnement de l’appareil électroménager ?
Justifier la réponse.

Correction

Partie Chimie

1. a) Au quotidien le chlorure de sodium correspond au sel de cuisine

1. b) Dans l’eau les particules Na+ et Cl- sont des ions.

1. c) Cette solution conduit le courant électrique car toutes les solutions ioniques sont conductrices.

2. Le gramme par litre est une concentration massique [Cette notion n’est pas au programme de collège série générale]

3. a) 5 mL = 0,005 L

3. b) m = C x V
m = 9 x 0,005
m = 0,0045 g
La masse de NaCl contenu dans la dosette est de 0,0045 g

4. a) pH = 7

4. b) Une solution dont le pH est 7 est une solution neutre.

Partie Mécanique

1. a) Les distances parcourues par la bille sont de plus en plus grandes.

1. b) La vitesse de la bille est de plus en plus grande.

1. c) Le mouvement est donc accéléré.

2. a) 100 g = 0,1 kg

2. b) P = m x g
P = 0,1 x 10
P = 1 N

Partie Électricité

1. a) La fréquence peut être repérée à son unité: le hertz de symbole Hz. La fréquence est de 50 Hz

1. b) 150 W correspond à une puissance ( W est symbole du watt )

2. a) Ce courant est alternatif.

2. b) U_max = 2,4 x 130
U_max = 312 V

2. c) U = 312
U = 220 V

2. d) T = 3,8 x 5
T = 19 ms
T = 0,019 s

2. e) f = 1
0,019
f = 50 Hz

3) Cette fréquence est compatible avec le bon fonctionnement de l’appareil électroménager car elle correspond à la fréquence de la tension du secteur.