Épreuve de physique-chimie pour la série professionnelle du brevet

15DNBPROSPHME1 DNB Srie professionnelle preuve de Sciences Physiques Page 1/8

DIPLME NATIONAL du BREVET

Session 2015

DURE : 45 min - COEFFICIENT : 1

Ce sujet comporte 8 pages numrotes de 1/8 8/8. Le candidat s'assurera en dbut d'preuve que le sujet est complet.

Le candidat rpond directement sur le sujet qui doit tre remis en fin dpreuve, lintrieur de la copie, sans le dgrafer.

Lutilisation de la calculatrice est autorise

Laquarium

BARME Premire partie : mcanique 3 points

Deuxime partie : lectricit 8,5 points

Troisime partie : chimie 6,5 points

Orthographe et prsentation : 2 points

Sciences physiques

Srie professionnelle

REPRE : 15DNBPROSPHME1


LES TROIS PARTIES SONT INDEPENDANTES

Alexis achte un aquarium sur internet qui sera livr son domicile. Le bon fonctionnement de laquarium ncessite lutilisation de diffrents appareils et un contrle rgulier de la qualit de leau.

Premire partie : mcanique (3 points)

Le tableau suivant indique la distance de freinage en fonction de la vitesse du vhicule.

Sur une route dpartementale et par beau temps, le chauffeur livreur de laquarium roule bord dune camionnette une vitesse de 72 km/h (20 m/s).

1. Donner, la valeur de la distance de freinage du vhicule livreur de laquarium, exprime en mtre.

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2. Le temps de raction du conducteur est gal une seconde (1s). En dduire la distance, exprime en mtre, que parcourait la camionnette pendant le temps de raction.

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3. En raison des travaux, une voiture sarrte brusquement une distance de 40 m devant la camionnette.

3.1. En vous aidant du schma ci-dessus et des rsultats des questions prcdentes, calculer la distance darrt du vhicule du livreur.

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3.2. Indiquer si le chauffeur va heurter la voiture qui le prcde. Justifier votre rponse. .......................................................................................................................................................

Vitesse (m/s) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Distance de freinage (m) 2 4 7 11 15 20 26 33 40 48 56 66 76

Source : Google images


Deuxime partie : lectricit (8,5 points)

L'aquarium est livr avec les appareils lectriques suivants :

1. Relier chaque grandeur physique lensemble dindications qui lui correspond :

2. Alexis propose de protger les appareils lectriques de laquarium en les reliant une multiprise avec disjoncteur.

2.1. Calculer, en watt (W), la puissance totale consomme lorsque les trois appareils lectriques de laquarium fonctionnent en mme temps. Expliquer la dmarche.

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2.2. Calculer, en ampre (A), l'intensit du courant circulant dans le circuit lorsque les trois appareils fonctionnent simultanment. Arrondir le rsultat 0,1 prs. Expliquer la dmarche.

Rappel : P = U I avec P en W, U en V et I en A .......................................................................................................................................................

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2.3. A la multiprise, quipe dune protection supportant 16 A, sont dj branchs : un radiateur dappoint de 3000 W et une lampe halogne de 500 W. Indiquer si Alexis peut y brancher en toute scurit les tois quipements de laquarium. Justifier la rponse.

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Tension lectrique 200 W 90 W 6,5 W

Frquence 230 V

Puissance lectrique 50 Hz

clairage : High lite TS 100 cm

Alimentation : 230V ~ 90 W 50 Hz

Filtre et pompe : Ecoflow 600 L/h

Alimentation : 230V ~ 6,5 W 50 Hz

Chauffage : rsistance immerge

Alimentation : 230V ~ 200 W 50 Hz

Source : www.truffaut.com


3. Alexis squipe dun distributeur pour nourrir ses poissons durant son absence. Voici un extrait de la fiche signaltique du distributeur.

3.1. Expliquer pourquoi loscillogramme A correspond la tension dentre et loscillogramme B la tension de sortie.

Oscillogramme A Oscillogramme B

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3.2. Alexis constate que son distributeur de nourriture ne fonctionne plus. Loscillogramme de la tension mesure aux bornes de la prise est donn ci-dessous.

3.2.1. Dterminer, en volt (V), la valeur maximale de la tension lectrique, puis calculer sa valeur efficace. Arrondir le rsultat lunit. Rappel : U = Umax

2

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Entre : 230 V ~ 50Hz

Sortie : 3,0 V 200 mA

Rglages de loscilloscope :

Sensibilit verticale : 100 V/div

Sensibilit horizontale : 4 ms/div


3.2.2. Dterminer la priode de la tension lectrique, exprime en milliseconde (ms) puis en seconde (s).

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3.2.3. Calculer, la frquence de la tension lectrique, exprime en hertz (Hz). .......................................................................................................................................................

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3.2.4. La notice dutilisation du distributeur de nourriture indique que :

- la valeur efficace U de la tension lentre de ladaptateur doit tre comprise entre 220 V et 230 V,

- la frquence doit tre de 50Hz.

Dterminer si le problme est li la prise. Justifier la rponse. .......................................................................................................................................................

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Troisime partie : chimie (6,5 points)

L'aquarium est install. Alexis doit rgulirement contrler la qualit de l'eau. Le tableau ci-contre indique les intervalles du pH de leau en fonction des espces de poissons qui y vivent.

1. Alexis possde des Discus.

1.1. Indiquer lintervalle de pH de leau adapte cette espce de poissons. .......................................................................................................................................................

1.2. Cocher la bonne rponse. Lespce Discus vit dans une eau :

acide neutre basique

2. Pour tester leau de laquarium, Alexis dispose du matriel suivant :

- une coupelle - une bote de papier pH en rouleau - une tige en verre - un bcher

Voici le schma du protocole exprimental permettant de dterminer le pH en 4 tapes :

Dcrire ci-dessous ces diffrentes tapes :

tape 1 : ...............................................................................................................................

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tape 2 : ...............................................................................................................................

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tape 3 : ...............................................................................................................................

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tape 4 : ...............................................................................................................................

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Espces Intervalle de pH Characids 5,5 7,5 Silures 5,8 7,2 Ttras 5,8 7,5 Discus 5,5 6,5 Scalaires 6,5 7,0

tape 3 tape 4

12 14 1

2

3

4

5 6 7

8

9

10 pH

rouge

jaune

orang

rouge orang

vert

gris

bleu

jaune vert

gris vert

violet clair

violet fonc

bleu fonc

tape 1 tape 2


3. Le papier pH prend une coloration verte au contact de leau de laquarium. Prciser si les Discus peuvent vivre dans laquarium dAlexis. Justifier la rponse.

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4. Au bout de trois mois, Alexis rencontre deux problmes :

- sur les poissons apparaissent des points blancs,

- laquarium est envahi de mousse verte.

Sur un forum internet, il lit :

- " On peut lutter contre la prolifration de mousse verte en mettant de la paille de fer dans l'aquarium. Il se forme alors des ions Fe2+ qui liminent la mousse. Le danger est qu'il peut aussi se former des ions Fe3+ nocifs pour les poissons. "

- " Contre la maladie des points blancs, il est possible d'utiliser une solution de sulfate de cuivre de concentration massique 16g / L. La proportion est de 10 cL de solution de sulfate de cuivre pour 100 L deau daquarium. "

Source Internet

4.1. L'tiquette du flacon de sulfate de cuivre prsente le pictogramme suivant. Donner sa signification en cochant la case correspondant la proposition exacte.

4.2. Latome de cuivre peut se transformer en ion cuivre (II). Cocher la bonne rponse. Lion cuivre (II) est :

charg positivement. lectriquement neutre. charg ngativement.

4.3. Donner la formule de lion cuivre (II) : .

Inflammable Corrosif Mutagne, cancrogne Dangereux pour lenvironnement


5. Alexis suit les indications du forum internet et met en uvre les traitements indiqus.

Il dispose du tableau des tests de reconnaissance d'ions suivant :

Ion identifi Ractif utilis Couleur de prcipit Zinc Zn2+

Hydroxyde de sodium (soude) Blanc

Cuivre (II) Cu2+ Bleu Fer (II) Fe2+ Vert Fer (III) Fe3+ Rouille

5.1. Dans un tube essais contenant de leau de laquarium traite avec la paille de fer, il verse quelques gouttes dune solution dhydroxyde de sodium. Il observe un prcipit de couleur rouille. Donner le nom et la formule de lion mis en vidence.

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5.2. Indiquer si Alexis doit changer l'eau de laquarium. Justifier la rponse. .......................................................................................................................................................

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Documents

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