Physique
chimie, l'eau potable, les savons, la spiruline,bac ST2S polyn�sie 2020.
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Distribution
d'eau potable. ( 8 points ).
Une pompe a �t� install�e dans le puits d'un village pour alimenter un
r�servoir d'eau muni d'un robinet.
1. D�bit de la pompe.
Le d�bit constant est D = 0,45 L / s.
La pompe fonctionne au maximum 6 heures par jour.
1.1. Donner l'unit� du d�bit dans le
syst�me internationnal.
D s'exprime en m3 s-1.
1.2. Exprimer le
d�bit D en fonction du volume d�bite V et le temps d'�coulement Dt.
D = V / Dt.
1.3. Montrer que
les habitants peuvent r�cup�rer un volume maximal d'eau potable V
= 9,7 m3 par jour.
V= 0,45 x 6 x3600 =9,7 103 L / jour = 9,7 m3 /
jour.
Le
village compte 500 habitants.
1.4. En d�duire le volume maximal
d'eau disponible par habitant et par jour. Conclure.
9,7
103 / 500 ~19 L.
La consommation d'eau est assur�e ; le lavage des mains et hygi�ne pour
la nourriture de base sont possibles. Pas ou peu de douches ; pas de
lessive.
2. Pertes
de charge le long de la canalisation.
Longueur de la canalisation horizontale : AB=250 m. Pression en A,
d�but de la canalisation : pA = 3,5 105 Pa.
2.1.
La diff�rence de pression PA-PB, le d�bit deau D
et la r�sistance hydraulique de la canalisation R sont li�s par la
relation :
D = (PA-PB ) / R.
On donne R = 1,0 108 Pa s m-3.
2.1.1. Montrer que PA-PB
= 4,5 104 Pa et et d�duire PB.
PA-PB = D R = 0,45 10-3
x 1,0 108 = 4,5 104
Pa.
PB = PA -4,5 104 =3,5 105
-4,5 104 =3,05 105 Pa.
2.2. On souhaite diminuer la
diff�rence de pression entre les points A et B tout en conservant le
d�bit constant.
2.2.1. Pr�ciser
dans quel sens il faut faire varier la r�sistance hydraulique R.
A d�bit D constant, diminuer PA-PB revient �
diminuer la r�sistance hydraulique R.
2.2.2 Proposer une
modification de la canalisation permettant de r�pondre � cet objectif.
Diminuer la longueur de la canalisation ou augmenter son diam�tre.
3. Rendre l'eau potable
gr�ce aux rayons solaires.
Les microorganismes pr�sents dans l'eau sont d�truits par les rayons UV
et le chauffage de l'eau par les rayons IR..
3.1.I ndiquer le domaine
des rayonnements UV et IR.
3.2. Expliquer le
r�le des rayons IR dans la d�sinfection de l'eau.
Les rayons IR chauffent l'eau. La d�sinfection par les UV � 50�C est
trois fois plus rapide qu'� 20�C.
3.3. Parmi les UV,
les rayons de longueur d'onde l
= 2,54 10-7 m sont les plus efficaces.
Calculer l'�nergie associ� � ce rayonnement.
E = hc / l =6,62
10-34 x3,00 108 /(2,54 10-7)=7,82 10-17
J.
L'�nergie d'un photon IR est-elle sup�rieure ou inf�rieure � celle d'un
photon UV ? Justifier.
Les longueurs d'onde des photons IR sont sup�rieures � celle des
photons UV.
L'�nergie des photons UV est donc sup�rieure � celle des photons IR.
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Hygi�ne des mains. ( 7 points).
1. Fabrication d'un savon � partir de la palmitine et de l'hydroxyde de sodium concentr�.
1.1. Nommer cette r�action. Pr�ciser si elle est totale ou partielle.
La saponification est une r�action totale.
1.2. Identifier le triglyc�ride et nommer la fonction caract�ristique pr�sente dans cette mol�cule.
La palmitine compte trois fonctions ester.
1.3. L'acide palmitique C15 H31COOH est-ilsatur� ou insatur� ?
Une cha�ne carbonn�e satur�e comptant 15 atomes de carbone, poss�de 15 x2 +1 = 31 atomes d'hydrog�ne.
L'acide palmitique C15 H31COOH est un acide gras satur�.
1.4. On m�lange 500 kg de palmitine et un exc�s de solution d'hydroxyde de sodium afin de pr�parer du savon.
1.4.1. Montrer que la quantit� de mati�re de palmitine est �gale � 620 mol. M(palmitine) = 806 g / mol.
n = 500 x1000 / 806 ~620 mol.
1.4.2. Quelle est la quantit� de mati�re de savon form� ?
3 x 620 =1,86 103 mol.
1.4.3 En r�alit� on recueille exp�rimentalement 1,70 103 mol de savon. Expliquer cette diff�rence.
La r�action est totale, mais le rendement de chaque �tape ( synth�se,
s�paration du produit et purification) n'est pas �gal � 100 %.
1.5. Dans un
laboratoire de chimie, la fabrication du savon peut s'effectuer dans un
montage de chauffage � reflux. L�gender ce montage.
Chauffage
� reflux : 
1 : r�frig�rant � eau ; 2 : ballon ; 3 : chauffe ballon
; 4 : sortie de l'eau ; 5 : entr�e de l'eau ; 6 :
m�lange r�actionnel (
huile + solution de soude alcoolique ) ; 7 : �l�vateur � croisillons.
2. Lavage des mains au savon.
2.1. L'ion palmitate pr�sente une partie hydrophile et une partie hydrophobe.
Identifier ces deux parties.
2.2.1. Pour
illustrer l'action des ions palmitate lors du lavage des mains,
sch�matiser quelques ions palmitate sur la couche de graisse.
1 : huile
2 : partie hydrophile du tensioactif
3 : partie hydrophobe du tensio-actif
4 : eau.
2.2.2. Comment appelle -ton la goutte de graisse entour�e d'ion palmitate ?
Une micelle.
2.2.3. Expliquer � quoi servent les �tapes de frottage lors du lavage des mains.
Frotter pour bien r�partir le savon sur les deux faces et entre les doigts.
La spiruline, micro algue s�ch�e, r�duite en poudre, contribue � lutter contre la malnutrition.
1. La ph�nylalanine est l'un des 8 acides amin�s essentiels contenus dans la spiruline..
1.1. Entourer et nommer les deux groupes caract�ristiques de cette mol�cule. Justifier le terme " acide a amin�".
Le groupe amine et le groupe carboxyle sont port�s par le m�me atome de carbone.
1.2. D�finir un atome de carbone asym�trique.
C'est un atome de carbone li� � 4 atomes ou groupes d'atomes diff�rents.
1.3 Justifier que la mol�cule de ph�nylalanine est chirale.
Une mol�cule chirale (
pr�sence d'un carbone asym�trique, dans ce cas ) existe sous la forme
de deux �nantiom�res non superposables, image l'un de l'autre dans un
miroir plan.
1.4 Repr�senter en projection de Fischer la configuration L de la ph�nylalanine.
2. Apr�s absorption
de la spiruline, les diff�rents acides amin�s peuvent r�agir entre eux
pour former des dipeptides. Il se forme par exemple le dipeptide
Val-Phel.
Ecrire la r�action de synth�se de ce dipeptide et entourer la liaison peptidique.
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