Physique

 

Exploitation d'un document

 

L'eau douce est rare dans les contrées désertiques ; or certaines d'entre elles, comme les pays du golfe persique, ont à leur portée d'immenses quantités d'eau de mer.

 

Cette inépuisable réserve d'eau, hélas, est inutilisable telle quelle, en raison de la présence du sel qui la rend impropre à la consommation et à l'irrigation des terres agricoles.

 

Aussi a-t-on pensé obtenir de l'eau douce à partir de l'eau de mer.

 

Le dessalement de l'eau de mer peut être pratiqué dans les usines situées à proximité des rivages.

 

L'eau de mer d'abord est portée à ébullition, puis la vapeur obtenue est liquéfiée. 

 

1) Donnons un titre à ce texte : Le dessalement de l'eau de mer

 

2) La technique utilisée pour rendre l'eau de mer propre à l'irrigation est la distillation.

 

3) Les passages du texte qui relatent les différentes étapes de cette technique sont :

 

"L'eau de mer d'abord est portée à ébullition, puis la vapeur obtenue est liquéfiée"

 

4) Après liquéfaction, on obtient un corps pur ; l'eau.

 

5) Les mesures que l'on doit effectuer pour vérifier la pureté du corps recueilli sont :

 

$-\ \ $ Température d'ébullition

 

$-\ \ $ Température de fusion

 

$-\ \ $ Masse volumique

 

Les résultats attendus sont :

 

$-\ \ $ Température d'ébullition $100^{\circ}C$

 

$-\ \ $ Température de fusion $0^{\circ}C$

 

$-\ \ $ Masse volumique $1000\;kg.m^{-3}$

 

 

Une chambre fermée a les dimensions suivantes :

 

Longueur $L=3.50\;m\ $ largeur $\ell=3.20\;m\ $ et hauteur $h=3.10\;m.$

 

1) Calculons le volume d'air contenu dans la salle.

 

Soit $V$ le volume de la salle.

 

Comme l'air remplit toute la salle alors, le volume d'air $V_{\text{air}}$ contenu dans cette salle sera égal au volume $V.$ On a :

$$V_{\text{air}}=V=L\times\ell\times h$$

A.N : $V_{\text{air}}=3.5\times 3.20\times 3.10=34.72$

 

D'où, $\boxed{V_{\text{air}}=34.72\;m^{3}}$

 

2) Déduisons-en les volumes de dioxygène et de diazote contenus dans la salle.

 

L'air contenu dans la salle étant constitué de 1/5 de dioxygène et 4/5 de diazote alors, on a : 

$$V_{_{O_{2}}}=\dfrac{1}{5}V_{\text{air}}\quad\text{et}\quad V_{_{N_{2}}}=\dfrac{4}{5}V_{\text{air}}$$

A.N : $V_{_{O_{2}}}=\dfrac{1}{5}\times 32.72=6.944\quad$ et $\quad V_{_{N_{2}}}=\dfrac{4}{5}\times 32.72=27.776$

 

Ainsi, $\boxed{V_{_{O_{2}}}=6.944\;m^{3}}\quad$ et $\quad \boxed{V_{_{N_{2}}}=27.776\;m^{3}}$

 

 

Dans un eudiomètre, on mélange $40\;cm^{3}$ de dioxygène et $40\;cm^{3}$ de dihydrogène.

 

On fait jaillir une étincelle électrique dans le mélange.

 

1) Montrons qu'il reste un gaz à la fin de l'opération.

 

Lorsqu'on fait jaillir une étincelle électrique dans le mélange, on va observer simultanément l'apparition d'une flamme sous l'effet du dioxygène suivie d'une détonation provoquée par la présence du dihydrogène.

 

La réaction qui s'est produite a utilisé des volumes de dioxygène $V_{_{O_{2}}}$ et de dihydrogène $V_{_{H_{2}}}$ tels que :

$$V_{_{H_{2}}}=2V_{_{O_{2}}}$$

Ainsi, pour faire réagir tout le dioxygène, on aura aussi besoin d'un volume de dihydrogène $V_{_{H_{2}}}$ tel que :

 

$\begin{array}{rcl} V_{_{H_{2}}}&=&2V_{_{O_{2}}}\\&=&2\times 40\;cm^{3}\\&=&80\;cm^{3}\end{array}$

 

Or, on ne dispose que de $40\;cm^{3}$ de dihydrogène, dans l'eudiomètre.

 

Donc, il n'y a pas assez de dihydrogène pour faire réagir en même temps tout le dioxygène du mélange.

 

Ce qui fait que tout le dioxygène ne va pas réagir.

 

Et par conséquent, il va encore rester du dioxygène dans l'eudiomètre, à la fin de l'opération.

 

2) Déterminons le volume du gaz restant.

 

D'après la question 1), le gaz restant est du dioxygène. Ce qui veut dire que tout le dihydrogène a réagi.

 

Par suite, le volume de dioxygène réagi $V_{_{O_{2}(\text{réagi})}}$ est tel que :

$$V_{_{H_{2}}}=2V_{_{O_{2}(\text{réagi})}}$$

D'où, $V_{_{O_{2}(\text{réagi})}}=\dfrac{V_{_{H_{2}}}}{2}=\dfrac{40\;cm^{3}}{2}=20\;cm^{3}$

 

Le volume de dioxygène restant $V_{_{O_{2}(\text{restant})}}$ sera donc donné par :

$$V_{_{O_{2}(\text{restant})}}=V_{_{O_{2}}}-V_{_{O_{2}(\text{réagi})}}$$

 

A.N : $V_{_{O_{2}(\text{restant})}}=40-20=20$

 

Ainsi, $\boxed{V_{_{O_{2}(\text{restant})}}=20\;cm^{3}}$

 

 

Recopions le tableau et indiquons la nature (corps pur, mélange, corps pur simple, corps pur composé) de la substance.

$$\begin{array}{|l|l|}\hline\text{Substance}&\text{Nature de la substance}\\ \hline\text{Eau salée}&\text{mélange}\\ \hline\text{Jus de bissap}&\text{mélange}\\ \hline\text{Pain}&\text{mélange}\\ \hline\text{Dioxyde de carbone}&\text{corps pur composé}\\ \hline\text{Eau distillée}&\text{corps pur composé}\\ \hline\text{Dioxygène}&\text{corps pur simple}\\ \hline\end{array}$$