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Corrigé Bac STL SPCL 2017 - Sciences physiques et chimiques en laboratoire spécialité

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Découvrez le corrigé de Sciences physiques et chimiques en laboratoire spécialité du BAC STL SPCL 2017

Publié par :
Ajouté le : 21 juin 2017
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BaccalauréatSTL SPCL
Session 2017
Épreuve :Sciences physiques et chimiques en laboratoire spécialité
Durée de l’épreuve : 4 heures
Coefficient : 4
PROPOSITION DE CORRIGÉ
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1
Partie 1.
1.1. Il s’agit de l’eau, du houblon et des levures.
1.2.
Avant l’équivalence
+ -Lors du dosage, Ag réagit immédiatement avec Cl .L’ion nitrate est spectateur, mais sa concentration augmente dans le bécher.
On remplace donc un ion chlorure par un ion nitrate sont la conductivité molaire ionique est plus faible. La conductivité diminue donc légèrement.
Apres l’équivalence
On ajoute des ions nitrate et argent en excès (car tous les chlorures ont réagi) : la conductivité augmente fortement.
Le volume équivalent est à l’intersection des deux portions de droites soit Ve=12 mL
1.3.1.
A l’équivalence, les quantités de matière des ions chlorures initiaux et argent versés sont égales.
- + - + -1 On a donc ni (Cl )=nv(Ag ) soit c(Cl )x V= c(Ag )xVe d’où c(Cl-)=1,2 mmol.L
-1. 1.3.2. On en déduit la concentration massique cm= 1,2 x35,5=42,6 mg.L
1.4.1. U(V1)/V1=1/100=0,01
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U(VE)/VE=0,5/12=0,041 c’est l’incertitude prédominante.
U(C)/C=0,1/10=0,01.
-1 1.4.2 On a donc U(Cm) =42,6x0.041=1,75 mg.L
-1 <cm<44,35 en mg.L D’où 40,85
-1 1.5. La concentration en chlorures est inférieure à 100 mg.L , cette bière ne sera donc pas optimale.
Partie 2.
2.1. L’eau froide sert à refroidir le mout. Il y a un échange de chaleur entre le mout chaud et l’eau froide d’où la circulation nécessaire à contre courant dans l’échangeur
2.2.La grandeur réglée est la température.
La grandeur réglante est le débit de l’eau froide.
La consigne est la valeur de la température finale.
2.3.1.
Le flux vaut (21-9)/0,028= 428 W soit environ 430 W.
2.3.2. Le transfert thermique a lieu de la source chaude à la source froide. La température extérieure étant plus élevée que la température souhaitée du mout, il est nécessaire de mettre en place un système de refroidissement.
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2.4.
Le milieu extérieur donne Q1 à la cuve.
La cuve donne Q2 au fluide, qui donne Q3 au bassin.
Le compresseur est alimenté par l’électricité.
2.5.1
E=Pxt soit E=430J.
2.5.2. Si la température de la cuve est constante alors l’énergie reçue doit être totalement cédée .Q1 et Q2 sont donc égaux en valeur absolue.
2.5.3. On a EEF=Q2/W soit W=430/2,1=200J environ.
8 2.5.4. En une semaine on a E=200x24x3600x7=1,2.10 J soit environ 34 kWh.
Cela revient à environ 5 euros.
2.5.5. Ce maintien de température est obligatoire et n’est pas onéreux.
Partie 3.
-7 3.1. On aλ=c/f soitλ=6,31.10 m soit 631 nm.
La couleur de la lumière est rouge.
3.2. A l’intérieur d’une fibre optique a lieu la propagation guidée d’un faisceau lumineux.
A l’aide d’un angle particulier d’incidence supérieur à une valeur limite, il n’y a plus à l’interface cœur gaine de réfraction mais seulement une réflexion totale.
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Le faisceau subit donc une multitude de réflexions totales, sans perte de signal.
3.2. On a sin (50) x1,48 =1,34xsin ( r) on trouve r =57,78 degrés , il y a une réfraction en sortie
i lim = arcsin (1,34/1,48)=64,8 degrés
Pas de réflexion totale ici, car i =50 degrés est plus faible que l’angle d’incidence limite.
3.3. On aura alors i lim =Arcsin (1/1,48)=42,5 (comme indiqué dans l’énoncé). Comme la valeur de i lim est plus faible que l’angle d’incidence de 50 degrés on aura réflexion totale dans ce cas.
3.3. La détection du niveau sera évaluée en fonction de la différence de flux thermique reçu (véhiculé par la fibre optique).
En effet si la fibre plonge de l’air , il y aura plus de réflexions , donc plus de flux , que si elle plonge dans la bière.
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