Physique chimie, concours Atpl ENS Lyon  2017.

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Nomenclature.
1 Ddonner le symbole des éléments suivants :
Azote : N ; potassium : K ; argent : Ag ; manganèse : Mn ; radon : Ra.

2) Donnez le nom des éléments associés aux symboles suivants :
Sn : étain ; Cd : cadmium ; Au : or ; Se : sélénium ; Co : cobalt.

  3) Donner la formule semi-développées des molécules suivantes.
Acétone : CH3-CO-CH3.
Propan-2-ol : CH3 CH OH CH3.
Acide pentanoïque : CH3 (CH2) 3 COOH.
Ether diéthylique : CH3 -CH2 - O -CH2-CH3.
Benzène : C6H6 cycle à 6 atomes de carbone.

  Réactions chimiques.
  1)  Equilibrer : 2MnO4- + 5H2SO3 +6H+ --> 2Mn2+ +5H2SO4 + 3H2O.
Cu2+ +2HO- --> Cu(OH)2.
2C4H10 +13O2 --> 8CO2 +10H2O.
2Fe3+ +2S2O32- --> 2Fe2+ +S4O62-.

2) Ecrire la réaction qui s'effectue lors du titrage d'une solution d'ammoniac par l'acide chlorhydrique.
NH3 + HCl --> NH4Cl.

  Préparation de solutions.
Préparation d'une solution à 0,50 mol / L de permanganate de potassium
1. Donner la formule brute de ce produit. KMnO4.
2. Calculer sa masse molaire. M = 39,1 +54,9 +4 x16=142 g/mol.
3. Quelle masse doit-on peser pour prépare 500 mL de solution de concentration 0,50 mol / L.
n = 0,500 x0,50 = 0,25 mol.
Masse =M(KMnO4) x n = 142 x 0,25=35,5 g.
4. On réalise alors une dilution pour obtenir une solution à 10 mmol / L
Quelle solution mère faut-il prélever pour obtenir 100 mL de solution diluée ?
Facteur de dilution : 0,50 / 0,010 = 50
Fiole jaugée de 100 mL et pipette jaugée de 100 / 50 = 2,0 mL.

Légender les schémas.


  Le Kevlar.
1. Il est utiliser dans le domaine du cyclisme. Quelles sont ces propriétés qui justifie son emploi ?
Légeté, rigidité, résistance aux chocs.
2. Citer d'autres sports où il est utilisé.
Raquettes de tennis, sports automobiles, paire de skis, gilets pare-balles.
La synthèse du kevlar est réalisée à partir de 2 monomères.
3. Entourer et nommer les groupes caractéristiques.


Quelle autre molécule se forme lors de la réaction ? H2O.
Pourquoi le kevlar est qualifié de fibre polyamide?
Deux fonctions amide se trouvent dans le motif élémentaire.

Physique.
1) Qu'énonce cette relation ? Indiquer les unités .
U = RI , loi d'Ohm
Tension U en volt, résisatnce R en ohm et intensité I en ampère.
2) Placer sur le schéma deux appareils pour mesurer la tension aux bornes de C et l'intensité quand B est en position 1.

3) Nommer ce composant et indiquer son rôle dans un circuit.

La diode est passante dans le sens AB.

4) Indiquer les noms des deux types de montages et la valeur équivalente des composants.

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5. Déterminer la forme du signal, la tension max, la période et la fréquence du signal.


Tension alternative sinusoïdale, période 200 µs  ; tenion maximale =0,1 V ;
fréquence = 1 / période = 1 / (200 10-6) =5 000 Hz.

6) Un thermoplongeur chauffe de l'eau. tension d'utilisation U = 230 V, puissance P = 300 W. Calculer sa résistance R.
P = UI et U = RI ; P = U2 / R ; R = U2 / P =2302 /300 =176 ohms.

Optique et ondes.
Sur la notice d'un laser on lit :
longueur d'onde 633 nm ; puissance 2mW ; tension d'alimentation 230 V; tension  de fonctionnement 1,2 kV ; intensité de fonctionnement 5 mA.
a. Quels sont les consignes à respecter lors du maniement de l'appareil ?
Ne pas diriger le faisceau en direction des yeux.
b. Quelle caractéristique permet d'identifier le faisceau ?
La longueur d'onde. (633 nm, couleur rouge).
c. Sous quelle tension faut-il brancher ce laser ? 230 V.
d. Qu'observe-t-on si on place un filtre bleu dans l'axe du faisceau ?
Le filtre bleu laisse passer le bleu et absorbe les autres ouleurs. On observe aucune lumière à la sortie du filtre.

2) Soient deux lentilles L1 et L2 ; la première a les bords épais et est creuse ne son milieu. La seconde porte l'indication +5 dioptries.
a. A quelle grandeur correspond +5 dioptries ? Vergence.
b. Quelle est la nature de L1 ? Divergente.
c. Quelle est la nature de L2 ? Convergente.
d. Calculer la distance focale de L2.
f '=1/ 5 = 0,2 m.
e. Quels dispositifs permettent d'obtenir le phénomène de dispersion ?
Prisme de verre et réseau.

Acoustique.
1. Décrire le principe du microphone
Il capte une onde sonore et la convertit en signal électrique.
La membrane percutée par l'onde sonnore, entre en mouvement, provoquant une variation de courant ; cela conduit à un signal électrique.
2 Quelle comparaison peut-on faire avec le principe du haut-parleur ?
Le haut-parleur fonctionne en sens inverse du micro.
3. Qu'est ce qu'un émetteur à ultrasons ?
Dispositif émettant des ondes ultrasonores de fréquences comprises entre 20 kHz et 10 THz. ( T = 1012).
4. Faire la liste d'un matériel pour étudier l'absence de propagation du son dans le vide.
Sonnerie d'un réveil placé dans une chloche à vide et dispositif pour réalise le vide.
5. Le signal émis par une chauve-souris est réfléchi par un obstacle puis détecté de nouveau par la chauve-souris. Connaissant la célérité c =340 m/sdu son dans l'air, calculer la distance d de l'obstacle.

2 d = c Dt avec Dt =200 ms, durée de l'aller et retour de l'onde.
d = 340 x 0,2 / 2 = 34 m.

A quoi servent ces appareils de mesure ?
Tachymètre : mesure de vitesse.
Dynamomètre : mesure de force.
Stroboscope : observation de phénomène périodique de fréquence élevée.
Hygromètre : mesure de l'humidité relative.
Anémomètre : mesure de la vitesse du vent.
Luxmètre : mesure de l'éclairement.

Hygiène et sécurité.
1. Le disjoncteur différentiel de la salle de TP saute. Que faites-vous ?
Recherche des causes de la fuite de courant.
2. Un étudiant vous ramène un multimètre défectueux dû à une surintensité sur le calibre des mA. Décrire la procédure de remise en service de l'appareil.
Changer le fusible.
3. Identifier ces trois symboles.
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4. Quelle est la différence entre une électrisation et une électrocution ?
Electrisation : un courant électrique traverse le corps d'une personne et provoque des blessures plus ou moins graves.
Electrocution : le courant électrique provoque la mort.

Signification des pictogrammes.

Que signifie les lettres SGH dans l'étiquetage des matières dangereuses ?
Système Général Harmonisé.
Que signifie un produit classé CMR ?
Cancérogène, mutagène, reprotoxique.

Gestion des déchets.
Solution NaCl à 10 % : jeter à l'évier  après dilution.
Acide acétique à 2 mol / L : jeter à l'évier après dilution ou neutralisation ; bidon acides organiques.
Solution KMnO4 à 2 mol / L : traitement par un réactif réducteur et précipitation des ions métalliques.
Solution chlorure de nickel à 2 mol / L : bidon métaux lourds.
Solution de diiode à 2 mol / L : bidon déchets non organiques toxiques.

Informatique.
1. Citer 2 systèmes d'exploitation que l'on peut trouver sur un ordinateur.
Windows, Mac OS, Linux, Unix.
2. Citer 2 moteurs de recherche.
Google, Bing, Yahoo.
3. Identifier les extensions de fichiers.
Tableur : xls
Diaporama :pot, ppt
Dessin : vsd
Vidéo : mov
Image : gig, jpeg, bmp
Audio : mid, mp3.

Grandeurs physiques.
densité : d sans unité.
Energie : joule (J).
Force : newton ( N).
Masse : kilogramme ( kg).
Pression : pascal ( Pa).
Puissance : watt( W).
Fréquence : hertz(Hz).
Température thermodynamique : kelvin ( K).

Convertir :
536 mg = 0,536 g.
0,250 L = 0,25 10-3 m3.
45 mmol = 0,045 mol.
150 L = 150 x 103 mL.

Résoudre l'équation :
5x2+26x+5=0.
Discriminant D = 262 -4 *5*5= 576 =242.
Solutions : x1 = (-26 +24) / 10 = -0,2.
x2 = (-26 -24) / 10 = -5.

  
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