Corrigé Bac STD2A Physique - Chimie 2014

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NAUFRAGES
Partie A : Le naufrage de la frégate Méduse
A.1. Le tableau noircit
A.1.1. Un pigment est une substance chimique colorante insoluble dans le milieu qu'elle colore.
A.1.2. Lorsqu’il reçoit de la lumière visible, le bitume de couleur noire ne sèche pas.
A.1.3. Les couches supérieures étant sèches, elles exercent une pression sur le bitume qui s’étale sur
le tableau le rendant noir.
A.1.4. Le bitume n’a pas changé de couleur au contact de la lumière.
A.2. L'analyse aux rayons X
A.2.1 Etudier les oeuvres sous différents rayonnements électromagnétiques permet d’apporter des
informations essentielles sur l'état des oeuvres et sur les techniques utilisées. Les informations
qu’apportent les différents rayonnements sont également essentielles pour leur restauration ou leur
conservation.
A.2.2. L’oeil humain est capable de voir les rayonnements ayant une longueur d’onde située entre
400 et 800 nm. Les rayons X ont une longueur d’onde de 0,80 nm. Donc les rayons X ne sont pas
visibles par

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Ajouté le 19 novembre 2015
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Langue Français
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BACCALAURÉAT
Série : STD2A
Épreuve :Physique-chimie
Session 2014
Durée de l’épreuve: 2h
Coefficient : 2
PROPOSITION DE CORRIGÉ
1
NAUFRAGES
Partie A : Le naufrage de la frégate Méduse
A.1. Le tableau noircit
A.1.1. Un pigment est une substance chimique colorante insoluble dans le milieu qu'elle colore.
A.ϭ.Ϯ. LoƌsƋu’il ƌeçoit de la lumière visible, le bitume de couleur noire ne sèche pas.
A.ϭ.ϯ. Les ĐouĐhes supĠƌieuƌes ĠtaŶt sğĐhes, elles edžeƌĐeŶt uŶe pƌessioŶ suƌ le ďituŵe Ƌui s’Ġtale suƌ le tableau le rendant noir.
A.1.4.Le ďituŵe Ŷ’a pas ĐhaŶgĠ de Đouleuƌ au ĐoŶtaĐt de la luŵiğƌe.
A.2. L'analyse aux rayons X
A.2.1 Etudieƌ les œuvƌes sous diffĠƌeŶts ƌaLJoŶŶeŵeŶts ĠleĐtƌoŵagŶĠtiƋues peƌŵet d’apporter des iŶfoƌŵatioŶs esseŶtielles suƌ l'Ġtat des œuvƌes et suƌ les teĐhŶiƋues utilisĠes. Les iŶfoƌŵatioŶs Ƌu’appoƌteŶtles différents rayonnements sont également essentielles pour leur restauration ou leur conservation.
A.Ϯ.Ϯ. L’œil huŵaiŶ est Đapaďle de voir les rayonnementsaLJaŶt uŶe loŶgueuƌ d’oŶdesituée entre 400 et 800 nm. Les ƌaLJoŶs X oŶt uŶe loŶgueuƌ d’oŶde de Ϭ,ϴϬ Ŷŵ. DoŶĐ les ƌaLJoŶs X Ŷe soŶt pas visiďles paƌ l’œil huŵaiŶ.
A.2.3.
λet ν A.2.3.1. est en mètre est en Hertz.
ν A.2.3.2. Calcul de :
λ ν ν λ Sachant que = c/ alors = c/ .
8 9 -1 ν AN : = 3,00.10 / (0,80.10 ) = 3,75.10 Hz
-1 ν Pour le rayonnement X utilisé, est égale à 3,75.10 Hz.
A.2.4.
A.Ϯ.ϰ.ϭ. L’uŶitĠ de l’ĠŶeƌgie daŶs le sLJstğŵe iŶteƌŶatioŶal est le Joule de sLJŵďole J.
A.2.4.2. Calcul de E pour le rayonnement X utilisé :
λ ν Sachant que E = h x (c/ ) donc E =h x .
-34 -1 -34 AN : E = 6,63.10 x 3,75.10 =2,49.10 J
-34 L’ĠŶeƌgie pouƌ le ƌaLJoŶŶeŵeŶt X utilisĠ est Ġgale à Ϯ,ϰϵ.ϭϬJ
2
Partie B : le naufrage du Titanic
B.1. Structure métallique de la coque
B.ϭ.ϭ. L’aĐieƌ est uŶ alliage ĐoŶstituĠ pƌiŶĐipaleŵeŶt de feƌ et de ĐaƌďoŶe.
B.ϭ.Ϯ. L’aĐieƌ ĐoŶtieŶt ĠgaleŵeŶt des iŵpuƌetĠs telles Ƌue le soufƌe ƌeŶdaŶt la stƌuĐtuƌe de l’aĐieƌ fƌagile. D’où loƌs de la ĐollisioŶ aveĐ l’iĐeďeƌg, les poutƌes oŶt ĐĠdĠes.
B.ϭ.ϯ. Il s’agit d’uŶe ƌĠaĐtioŶ d’odžLJdatioŶ aveĐ le diodžLJgğŶe pƌĠseŶt daŶs le ŵilieu.
B.1.4.
2+ B.1.4.1. Demi-ĠƋuatioŶ d’odžLJdoƌĠduĐtioŶ/Fe :pour le couple Fe
2+ Fe + 2 é = Fe
B.1.4.2. Dans le couple, le fer est le réducteur car il cède deux électrons.
B.1.5.
B.ϭ.ϱ.ϭ. Le Đouple d’odžLJdoƌĠduĐtioŶ ĐoƌƌespoŶdaŶt à Đette ĠƋuatioŶ est O2/H2O.
B.ϭ.ϱ.Ϯ. DaŶs Đe Đouple le diodžLJgğŶe est l’odžLJdaŶt Đaƌ il Đapte Ƌuatƌe ĠleĐtƌoŶs.
B.1.6. Equation-ďilaŶ de la ƌĠaĐtioŶ d’odžLJdoƌĠduĐtioŶ:
+ 2+ 2Fe + O2-> 2H+ 4H 2O + 2Fe
B.1.7.
B.1.7.1. On ajoute du chrome formant une couche protectrice.
B.ϭ.ϳ.Ϯ. Le Đhƌoŵe ƌĠagit aveĐ le diodžLJgğŶe de l’aiƌ pouƌ foƌŵeƌ uŶe ĐouĐhe pƌoteĐtƌiĐe d’odžLJde de chrome protégeant de la corrosion.
B.1.8. La réaction se fait lentement car il y a peu de dioxygène à cette profondeur. La corrosion entre le diodžLJgğŶe et l’Ġpave se fait doŶĐ leŶteŵeŶt.
B.2. Les objets témoins du naufrage.
B.2.1. Le zinc a été corrodé.
B.2.2. Le zinc est le métal le plus réducteur.
B.2.3. Les plaques de zinc vont rouiller à la place de la coque.
B.Ϯ.ϰ. UŶ ŵĠtal Ŷoďle est uŶ ŵĠtal Ƌui ƌĠsiste à la ĐoƌƌosioŶ et l’odžLJdatioŶ. Edžeŵple: l’oƌ
B.2.5. Les faïences et porcelaines font parties des céramiques.
Paƌtie C : le naufƌage de L’Eƌika
C.1. Réglage de l’appaƌeil photogƌaphiƋue
3
C.ϭ.ϭ. ϱ,ϲ est le diaŵğtƌe de la leŶtille et ϭ/ϱϬϬ la vitesse d’oďtuƌatioŶ.
C.ϭ.Ϯ. Il s’agit d’uŶ sLJstğŵe optiƋue ĐoŶveƌgeŶt de distaŶĐe foĐale ϯϱ ŵŵ.
C.2. Les photographies du naufrage
-3 C.2.1. En appliquant la relation de conjugaison, on a : OA = 1/ (1/5001/0.035) = 3,5.10 m
La distaŶĐe eŶtƌe l’oďjeĐtif et l’ĠĐƌaŶ est de ϯϱ ŵŵ.
C.Ϯ.Ϯ. ALJaŶt oďteŶu uŶe iŵage Ŷette, l’oďjeĐtif se situait daŶs le plaŶ foĐal et l’ĠĐƌaŶ a uŶe distaŶĐe focale de 35mm.
C.Ϯ.ϯ. D’apƌğs la foƌŵule du gƌaŶdisseŵeŶt, AB = A’B’ / γ. Oƌ γ = ϱϬϬ/Ϭ.Ϭϯϱ = ϭϰ,ϯ d’où AB = ϭϬ /ϭϰ.ϯ = 0.7m
C.2.4. La distance focale augmente entre la photo 1 et la photo 2.
C.2.5.
C.2.5.1. La profondeur de champ correspond à la zone de l'espace dans laquelle doit se trouver le sujet à photographier pour que l'on puisse en obtenir une image que l'œil(ou un autre système optique) acceptera comme nette.
C.2.5.2. Plus on est près du sujet, moins grande sera la profondeur de champ et plus le sujet est éloigné, plus grande sera la profondeur de champ. La profondeur de champ est meilleure lorsque la distance focale diminue.
C.2.6. Le pixel (souvent abrégé px ou p) est l'unité de base permettant de mesurer la définition d'une image numérique sous forme de matrice.
C.2.7.image est définie par le nombre de points la composant. En imageLa définition d'une numérique, cela correspond au nombre de pixels qui composent l'image en hauteur (axe vertical) et en largeur (axe horizontal).
La photo 2 a la meilleure définition car « 500 x 370 » est supérieure à « 370 x 248 ».
C.2.8. La résolution d'une image est définie par un nombre de pixels par unité de longueur de la structure à numériser.
La photo 2 a la meilleure résolution car 500/8.5 est supérieure à 370/8.5 .
4