Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 5
Exercices

Objectif Bac

28
Comprendre les attendus
Ötzi

APP : Extraire l'information utile
APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle

Ötzi
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Crédits : Martin Thomas Photography/Alamy


Ötzi est une momie retrouvée le 19 septembre 1991, piégée dans la glace à plus de 3 000 m d'altitude en Italie. Son état intact, grâce au gel, en fait une découverte remarquable.
Une fois mort, la quantité initiale de carbone 14 (90 ng) contenue dans le corps humain décroît. Les scientifiques ont donc utilisé cette méthode pour estimer l'âge d'Ötzi. Ils ont découvert que cette momie possédait une activité radioactive en carbone 14 de 7,91 kBq.

1. Calculer le nombre de noyaux de carbone 14 à la mort d'Ötzi.

2. Déterminer le temps de demi-vie du carbone 14.

3. Déterminer le nombre de noyaux de carbone 14 toujours présents dans la momie.

4. En déduire l'âge d'Ötzi. Préciser les limites de ce type de datation.


Doc.
Évolution du nombre de noyaux au cours du temps
Évolution du nombre de noyaux au cours du temps
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Crédits : lelivrescolaire.fr


Détails du barème
TOTAL /5 pts

1 pt
1.
Calculer le nombre de noyaux avec les données
0,5 pt
2. Savoir lire un graphique
1 pt
3.
Déterminer un nombre de noyaux à partir d'une activité radioactive
1,5 pt
4. Appliquer une relation mathématique
1 pt
4. Faire preuve d'exprit critique


➜ Retrouvez plus d'exercices dans le Livret Bac
Données

    • Masse molaire du carbone 14 : g·mol-1
    • Constante d'Avogadro : mol-1

29
Hypertension et volume sanguin

REA/MATH : Utiliser des outils mathématiques
RAI/MOB : Modéliser une transformation

Analyse de sang
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Crédits : Elpisterra/Shutterstock

Suite à un examen médical, un patient apprend qu'il souffre d'hypertension. Le médecin suspecte que ce trouble est dû à un volume sanguin trop important (supérieur à 7 L). Il décide donc de lui prescrire des examens complémentaires. On lui injecte dans le sang 10 mL d'une solution contenant initialement du sodium 24 à une concentration de mol·L‑1.

1. Donner la composition du noyau de sodium 24. ➜

2. Écrire son équation de désintégration .

3. Déterminer la quantité de matière de sodium 24 introduite et en déduire le nombre de noyaux.

Soit le nombre de noyaux radioactifs présents, à la date , dans un échantillon.

4. Écrire l'expression de la loi de décroissance en fonction de , le nombre de noyaux initialement présents dans l'échantillon, et , temps de demi-vie, dont on précisera la définition.

5. Calculer le nombre de noyaux au bout de 7,0 h sachant que le temps de demi-vie du sodium 24 est égal à h.

Au bout de 7,0 h, on peut considérer que le sodium 24 injecté s'est réparti uniformément dans tout le système sanguin. On prélève 10 mL de sang au patient et l'analyse de cet échantillon permet de déterminer une quantité de matière mol de sodium 24.

6. En déduire le volume sanguin du patient. Conclure.

30
Datation d'une carotte glaciaire

RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
REA/MATH : Résoudre une équation différentielle

D'après le sujet Bac S, Réunion, 2009.

Une carotte de glace est formée de couches de neige compressées. Plus on creuse en profondeur, plus on obtient des mesures anciennes sur les composés et éléments chimiques présents à cette époque.
Doc.
Carotte glaciaire

Carotte glaciaire
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Crédits : Accent Alaska.com/Alamy

Dans les eaux de surface, le chlore 36 est constamment renouvelé et sa teneur reste constante au cours du temps. Dans la glace, ce renouvellement n'existe plus et la quantité de chlore 36 diminue au cours du temps.

1. Donner la composition du noyau de chlore 36.

2. Préciser en quoi le renouvellement en chlore 36 dans les eaux de surface est important pour la datation.


3. Donner l'équation de la désintégration du chlore 36 sachant qu'un noyau d'argon se forme.

4. Donner le nom de la particule émise et le type de radioactivité mise en jeu.


La variation temporelle du nombre de noyaux radioactifs est proportionnelle à la population :

5. Résoudre l'équation différentielle.

6. Donner la définition du temps de demi-vie et calculer la valeur de la constante radioactive .

On cherche à déterminer l'âge d'un échantillon de glace prélevé dans une carotte glaciaire de l'Arctique et pour lequel il n'y a plus que 75 % de noyaux de chlore 36 par rapport à un échantillon récent de même masse.
7. Donner la valeur du rapport pour le morceau de glace étudié.

8. Exprimer, puis calculer l'âge de l'échantillon.

9. La glace contient également des bulles de dioxyde de carbone . Expliquer pourquoi la datation au carbone 14 est inadéquate.

Données

Temps de demi-vie :
  • a
  • a

31
Traitement thyroïdien

REA/MATH : Utiliser des outils mathématiques
RAI/MOB : Modéliser une transformation

L'hyperthyroïdie est une maladie fréquente qui touche la glande de la thyroïde située dans le cou. Cette glande produit des hormones qui permettent de réguler la température corporelle, la masse ou encore le rythme cardiaque.
La scintigraphie est une technique de radiographie qui permet d'obtenir une image grâce aux rayons émis par un traceur radioactif injecté dans le patient tel que le carbone 11. Le carbone 11 subit une désintégration .

Scintigraphie
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Crédits : BSIP SA/Alamy


1. Écrire l'équation de désintégration du carbone 11.

On injecte 2,5 μg de traceur dans le patient.

2. Déterminer le nombre de noyaux injectés.

3. Donner la loi de décroissance radioactive.

4. À partir de cette loi, vérifier que :

Un contrôle de cette source au cours du temps donne les résultats suivants :

13,711,59,748,216,935,854,934,16
03006009001 2001 5001 8002 100

5. Ajouter une ligne au tableau en insérant la valeur de et tracer la courbe en fonction du temps et déterminer la constante radioactive .
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6. Déterminer le nombre de noyaux radioactifs restants, 24 h après la scintigraphie.

7. En déduire le pourcentage de noyaux désintégrés 24 h après l'examen.

8. Proposer une explication au fait que cet examen peut présenter un danger pour la santé.

Données

  • Masse molaire du carbone 11 : g·mol-1
  • Relations utiles : et

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