Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
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 1
Activité A - Activité expérimentale
90 min

Précision des \text{pH}-mètres

15 professeurs ont participé à cette page
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Objectif : Évaluer l'incertitude type d'une mesure.
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Problématique de l'activité
Le \text{pH}-mètre peut sembler plus précis que le papier \text{pH}.
Quelle est la précision des \text{pH}-mètres au lycée ?
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Doc. 1
\text{pH}-mètre

Arnold Orville Beckman (1900‑2004), chimiste américain, inventa le \text{pH}‑mètre en 1934. Il a aussi mis au point le premier spectrophotomètre UV.

Placeholder pour Arnold Orville BeckmanArnold Orville Beckman
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Doc. 2
Matériel nécessaire

  • Eau du robinet
  • \text{pH}-mètre (le même pour tout le monde)
  • Papier \text{pH}
  • Tableur-grapheur ou Python
  • Solutions tampons pour étalonnage
  • Papier filtre
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Doc. 3
Programme Python

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

pH1 = [] # A completer avec les mesures du papier pH
pH2 = [] # A completer avec les mesures du pH-metre

plt.hist(pH1, 10, label='Mesures au papier pH')
plt.hist(pH2, 10, label='Mesures au pH-metre')
plt.xlabel("Mesures de pH")
plt.ylabel("Nombre de mesures")
plt.title("Histogramme de la serie de mesures")
plt.legend()
plt.show()


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Doc. 4
Incertitude sur une série de n mesures

L'écart-type \sigma indique l'étalement des mesures autour de la moyenne M. Exemple : 95 % des valeurs sont comprises dans l'intervalle : [M - 2 \ \sigma \ ; \ M + 2 \ \sigma].
L'incertitude u(\text{pH}) à un niveau de confiance de 95 % est obtenue sur les n mesures de la classe :
u(\text{pH}) = \dfrac{k \cdot \sigma}{\sqrt{n}}

Dans la relation précédente, k désigne un coefficient d'élargissement dépendant du nombre de mesures.

Nombre de mesures n2468101214
Coefficient d'élargissement k à 95 %12,73,182,572,372,262,202,16
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Questions
Compétence(s)
REA :Effectuer des mesures grâce à des capteurs
VAL : Précisions et incertitudes
1. Mesurer le \text{pH} de l'eau du robinet à l'aide de papier pH et d'un \text{pH}-mètre. Mettre en commun ces mesures avec le reste de la classe.


2. À l'aide d'un tableur-grapheur, ou avec Python, afficher la répartition des mesures au \text{pH}-mètre et au papier \text{pH} dans un histogramme. Commenter les graphiques obtenus.


3. À l'aide d'un tableur ou de Python, calculer la moyenne \text{pH}_\text{moy} et l'écart-type \sigma pour les deux techniques de mesure.

4. Déterminer l'incertitude u(\text{pH}) pour les deux techniques de mesure.

5. Écrire le résultat de mesure sous la forme \text{pH} = \text{pH}_\text{moy} \pm u(\text{pH}).

6. Déterminer l'incertitude relative \dfrac{u(\text{pH})}{\text{pH}_\text{moy}} associée aux mesures.

7. Comparer la précision du \text{pH}-mètre avec celle du papier \text{pH}.
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Synthèse de l'activité
Proposer une méthode permettant d'améliorer la précision d'une mesure.
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