Corrigé Bac S Physique - Chimie - Spécialité 2014

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Document 1. Le boson de Higgs
« La découverte du boson de Higgs est aussi importante pour l’histoire de la pensée humaine que la loi de la
gravitation universelle de Newton » s’enthousiasme Carlo Rovelli, du Centre de Physique Théorique de
Marseille-Lumini. La théorie de Newton, en son temps, avait prédit l’emplacement de Neptune avant même
que les astronomes ne l’observent directement. La découverte du boson de Higgs signe le triomphe de ce
qu’on appelle le « modèle standard » de la physique, qui a prédit depuis quelques décennies les détails les
plus infimes du monde et qui a été élaboré avec passion par les plus grands scientifiques ces cent dernières
années. Grâce au Higgs (comme l’appellent familièrement les physiciens), des voies s’ouvrent, permettant
d’explorer la texture de l’espace-temps ou de plonger dans les premiers moments de l’Univers. […] Le boson
de Higgs est une particule qui était présente dans un passé extrêmement lointain de l’Univers, autour de
10-10 s après le Big Bang, à une époque où la température frisait les 1015 °C. Si elle a été « vue » au CERN
(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), c’est parce que de telles énergies ont été atteintes au
coeur du LHC (Large Hadron Collider ou Grand Collisionneur de Hadrons), recréant les conditions qui
régnaient alors.
D’après un extrait de Sciences et Avenir N°786, août 2012
Le modèle standard arrive à décrire toutes les particules élémentaires connues et la façon dont elles
interagissent les unes avec les autres. Mais notre compréhension de la nature est incomplète. En particulier,
le modèle standard ne répond pas à une question simple : pourquoi la plupart des particules élémentaires
ont-elles une masse ?
Les physiciens Peter Higgs, Robert Brout et François Englert ont proposé une solution à cette énigme. Leur
théorie est que, juste après le Big Bang, aucune particule n’avait de masse. Lorsque l’Univers a refroidi et
que la température est tombée en-dessous d’un seuil critique, un champ de force invisible appelé "champ de
Higgs" s’est formé en même temps que le boson de Higgs, particule qui lui est associée. L’interaction avec
ce champ répandu partout dans le cosmos permet aux particules d’acquérir une masse par l’intermédiaire
du boson de Higgs. Plus les particules interagissent avec le champ de Higgs, plus elles deviennent
Publié le : mercredi 18 novembre 2015
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BACCALAURÉAT
Série : S
Épreuve :sciences physiques
Session 2014
Durée de l’épreuve: 3h30
Coefficient : 6
1
Exercice I
1.1
Les particules élémentaires ont une masse
1.2
10^-10 s après le big bang
2.1
Ec tend versl’infini
2.2
Oui elle a proportions
été
multiplié
Car 450Gev=7.2.10^-8J
dans
les
Et par le calcul avecγ=479.8 avec v=0.999997828.c
On trouve
2
Ec=7.197=7.2.10-8J
2.3 Etot=Ec+mp.c²
=γ.mp.c²
Siγgrand Etot=Ec
γ=479.8 avec v=0.999997828.c
Grand par rapport a 1
3.1
Ec=15*450Gev=6.75GeV
Ec1+EC2=2.EC=6.75 *2=13.5Tev
Commec’est15 environ énoncé cest environ 14Tev
3.2
V TGV maxi =580km/h
M=444T
Ec=0.5mv²
dans
l
3
=5.8.10^9J
A COMPARER A 7Tev=1.10-6J
4
Exercice II
1.1
Acide methanoique
1.2
C=O OH :groupe acide(carboxyle)
C-OH : groupe alccol(hydroxyle)
COO-C : groupe ester
1.3
H+ provient de HCl (catalyseur) qui sest décomposé en H+
5
1.4
c : formation liaison
Le doublet de O va vers C+
e :rupture liaison
La liaison C-O se rabat sur O+
1.5
O fait 2 liaisons , il en a 3 donc O+
C fait 4 liaisons , il en a 3 donc C+
2.1
malcool=0.81*18=14.58g
n alcool=0.81*18/74=0.197mol
macide=1.22*7.5=9.15g
nacide=9.15/46=0.199mol
6
pas même nombre de mole dacide et dalcool
2.2
Courbe C
Acide sulfurique a 50°
2.3
malcool=0.81*18=14.58g
n alcool=0.81*18/74=0.197mol
R=nester equi/n max
=0.125/0.197=0.634
Soit 63.4%
2.4
Pour augmenter la vitesse de réaction il est possible
7
-dUtiliser un catalyseur qui augmente la vitesse de reaction mais sans modifier letat final
- daugmenter la temperature
2.5
Il est possible daugmenter le rendementd’(docune estérification 2B):
-En augmentant la proportion dun des réactifs par rapport à lautre Exemple :Acide formique en excès
3.1
3HC-CO-O-CH 3
8
3.2
Non car IR permetd’identifier les groupes caractéristique et ce sont les mêmes
3.3
RMN2 : éthanoate de méthyle
9
Exercice III
Distance=9.1 KM avec l echelle fournie 2km=1.6CM
A priori si ce qui est ecrit dans le texte 2 est exact le cor pouvait parcourrir jusuqa 10Km donc ca devrait etre bon
Calcul de la longueur d ondeΛ
=2*Lcor=6.8m
Calcul de la frequence du son emis
F=c/Λ=50HZ
Avec c=337m/S a 10° (car montagne)
10
Valeur minimale du niveau dintensite sonore audible avec une note a 50HZ environ est de 45DBau min
Or on va calculer P a une distance d de 9.1KM
Calcul de I=Io*10^(100/10)=0.01W/m²
P=I*4π*d²
=1.10^7W
=78.2DB
Donc le son est entendu
11
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