Chimie, optique, matériaux, thermique, concours Assistant d'ingénieur Lyon 2019.

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Chimie.
1. Compléter le tableau.
Element chimique
Hydrogène
Etain
Cuivre
Fer
Or
Platine
Chrome
Hélium
Sodium
Symbole
H
Sn
Cu
Fe
Au
Pt
Cr
He
Na
2. Comment appelle-t-on un ion positif ?
Cation.
3. Comment appelle-t-on un ion négatif ?
Anion.
4.Donner la formule brute de l'eau lourde.
D2O.
5. Donner la formule semi-développée du butan-1-ol.
CH3-CH2-CH2-CH2OH.
6. Donner la formule semi-développée du butan-2-ol.
CH3-CH2-CH OH-CH3.

7. calculer la masse molaire du butanol.
M(C4H10O) =4 x12 +10 +16 =74 g / mol.
8. Quelle masse de butanol doit-on utiliser pour obtenir un volume V1 = 50 mL d'une solution de concentration C1 = 0,1 mol / L ?

n = V1 C1 = 0,050 x0,1 = 5 10-3 mol.
m = n M =5 10-3 x74 =0,37 g.
9. On décide de préparer à partir de la solution précédente un volume V2 =200 mL de concentration C2 = 5 10-3 mol/L. Comment appelle t-on cette opération ? Quel volume V de solution mère doit-on prélever ?
Dilution.
Facteur de dilution F = C1 / C2 = 0,1 / (5 10-3) =20.
Volume à prélever : V2 / F = 200 / 20 = 10 mL.
10. Equilibrer les équations chimiques suivantes.
4NH3 +5O2 -->4NO +6H2O.
4CO + Fe3O4 ---> 4CO2 +3Fe.
2NaCl + H2SO4 ---> 2HCl + Na2SO4.
3Ag+ + PO43- ---> Ag3PO4.

Optique.
1. Indiquer les longueurs d'ondes correspondantes pour :
le visible : 400 nm ; 780 nm ;
 U.V : 100 à 400 nm;
 I.R : 0,78 µm à 100 µm.
2. Où se trouve l'image d'un objet donnée par un miroir plan ?
L'image est symétrique de l'objet par rapport au plan du miroir.
3. Donner la signification de :
OF' : distance focale image ;
C = 1 /OF' : vergence en dioptrie ;
OF' >0 : lentille convergente ;
OF' < 0 : lentille divergente.
4. Tracer le rayon lumineux sortant de chacune de ces lentilles.

5. Donner la loi de la réfraction de Scell-Descartes.
n1 sin i1 = n2 sin i2.
6. Dessiner le passage de la lumière d'un milieu plus réfringent dans un milieu moins réfringent.

7. Donner la signification de :
MEB : microscope électronique à balayage.
AFM : Microscope à force atomique.
MET : microscope électronique en transmission.
8. Qu'est ce qu'un laser ?
Emetteur d'un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent basé sur l'émission stimulée.
9. Qu'est ce qu'une classe de sécurité d'un laser ?
La classe donne les informations sur les risques liés au rayonnement laser.
10. Citer trois classes de sécurité en les classant du moins dangereux au plus dangereux.
Classe 1 : sans danger.
1M à 4 : provoque des lésions oculaires.
3B et 4 : graves blessures oculaires et cutanées, risque d'incendie.
11. Qu'est ce que l'interférométrie ? Donner son principe.
Technique dans laquelle des ondes électromagnétiques se superposent provoquant un phénomène d'interférences.
Un faisceau de lumière cohérente est séparé en deux par un miroir semi-réfléchissant. Chaque faisceau parcourt un chemin différent.
Les faisceaux sont recombinés avant d'arriver à un détecteur.
La différence de distance parcourue par les faisceaux créé une différence de phase entre eux.


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Mécanique / Matériaux.
1. Nommer les différentes zones de la courbe ci-dessous.

O à A : déformation élastique.
A à B : déformation hétérogène.
B à C : déformation homogène.
C à D : apparition et progression d'une striction.
D : rupture.
2. Quelle est la différence entre matériaux ductile et fragile ? Donner un exemple de chaque.
Un matériau qui présente une grande déformation plastique à rupture est dit ductile ( l'or) , sinon il est dit fragile ( le verre).
3. Donner la définition du coefficient de Poisson. Quel est sa valeur pour l'acier ?
Il caractérise la contraction de la matière perpendiculairement à l'effort appliqué.
Valeur pour l'acier : 0,27 à 0,30.
4. A partir de la vue isométrique et de la vue de face, représenter la coupe A-A..


Thermique.
1. Expliquer le fonctionnement d'un thermocouple.
On réunit à une extrémité deux fils métalliques de nature différente. Si on élève la température de cette extrémité, alors une tension électrique apparait entre les extrémités restées libres. Il est possible de déterminer la température de l'extrémité chauffée à partir de cette tension.
2. Quelles sont les différences entre une sonde PT100 et un thermocouple ?
Sonde PT100 : sonde à résistance électrique variable en fonction de la température.
Plus stable et plus précise qu'un thermocouple.
3. Expliquer le fonctionnement d'une caméra thermique.
Cette caméra mesure et enregistre les différentes ondes infrarouges émises par un objet ou in corps. Plus la température d'un objet est élevée, plus le rayonnement  est important. Elle reproduit une image représentant l'intensité du rayonnement, cela permet d'évaluer la température.
4. Donner la loi des gaz parfaits.
PV = nRT
P : pression (Pa) ; V : volume ( m3) ; n : quantité de matière (mol) ; T : température ( K) ; R =8,32 J K-1 mol-1.
5. On désire obtenir un bain d'eau tiède à q = 37°C, d'un volume total V = 250 L, en mélangeant un volume V1 d'eau chaude à q1 = 70°C et un volume d'eau froide V2 à q2 = 15°C. Déterminer V1 et V2.
V1 + V2 = 250 (1)
Energie cédée par l'eau chaude : Q1 = V1 c(q-q1) = -33 c V2.
Energie gagnée par l'eau froide : Q2 = V2 c (q-q2) =22 c V1.
Q1 +Q2 =0 ; -33 V2 +22 V1 =0.
V1 =1,5 V2. Repport dans (1).
2,5 V2 = 250 ; V2 = 100 L; V1 = 150 L.
6. Elévation de la température d'un tube de mercure retourné plusieurs fois.
Un tube cylindrique de verre calorifugé a un diamètre D ~ 3 cm, une hauteur H ~1,1 m et contient une masse M ~1 kg de mercure ( r = 13600 kg / m3) ; c = 138 J kg-1) à la température T1. Le tube étant vertical, on le retourne 50 fois et on constate que la température du mercure s'élève de DT.
Calculer le travail développé par la masse M de mercure.
Hauteur h du mercure dans le tube : M =r  pD2 /4 h = 1.
h = 4 /(13600 x3,14 x9 10-4) =0,104 m. 
Travail du poids du mercure : W = 50 M g ( H-h) =50 x 9,8 (1-0,104)=490 J.
Calculer la variation d'énergie interne du mercure.
Tube calorifugé : Q = 0.
DU = W +Q = 490 J.
Calculer DT sachant que le travail a servi à chauffer le mercure.
Le travail du poids est transformé en chaleur grâce aux forces de frottements.
W = MCDT.
DT = 490 / 138=3,5 °C.



  
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