Chaleur, optique, électricité

Semestrielle du 2 juin 2008
lundi 2 juin 2008
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Problème 1
Un verre a une masse de 80 g. Il contient une cuillère en argent de 40 g. Le tout est à 20° C. On verse dans le verre 150 g de thé à 90° C.

  • Quelle est la température d’équilibre du système ?
    Chaleur massique du verre : 840 J par kg et par K, chaleur massique de l’argent : 230 J par kg et par K.

Problème 2
On chauffe 300 g d’un liquide initialement à 10° C au moyen d’un plongeur d’une puissance de 100 W. On relève sa température θ toutes les 30 s et on la reporte en fonction du temps t. On obtient le graphique suivant :

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Évolution de la température
  • Dessinez sur ce graphique la droite qui passe « au mieux » par les points.
  • Donnez la pente de cette droite.
  • Déterminez, à partir de ces mesures, la chaleur massique du liquide.

Problème 3
Une personne d’une hauteur de 1.8 m se regarde dans un miroir vertical situé à 2 m d’elle. Ses yeux sont à 10 cm du sommet de sa tête.

  • Faites un dessin des rayons par lesquels la personne voit le bout de ses pieds (au sol) et la pointe de ses cheveux.
  • Indiquez le sens de ces rayons.
  • Calculez la taille du plus petit miroir qui lui permet de se voir des pieds à la tête et indiquez où ce miroir doit être placé en marquant son bord supérieur et inférieur sur la paroi.
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    Distance personne - paroi : 2 m
    Le trait vertical est la paroi sur laquelle le miroir est accroché.
  • Dessinez les rayons par lesquels la personne voit le bout de ses pieds et la pointe de ses cheveux lorsqu’elle se trouve à 1 m du miroir.
  • Quelle est alors la taille du plus petit miroir qui lui permet de se voir entièrement ?
  • Comment la distance entre la personne et le miroir influence-t-elle la taille du miroir ?
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    Distance personne - paroi : 1 m

Problème 4
Deux charges A et B se repoussent avec une force F lorsqu’elles sont séparées par une distance d. Que devient la force si :

  • on multiplie la distance d par 1.5 et on divise la charge A par 2
  • on divise la distance d par 2.5, on multiplie A par 4 et B par 0.5
  • on divise la distance d par 0.5, on multiplie A par 1.5 et B par 2
  • on divise la distance d par 2 et on divise la charge A par 0.5.

Problème 5
La capacité calorifique d’un fer à repasser est de 200 cal/°C. Son corps de chauffe a une résistance de 60 Ω. On suppose qu’il n’y a pas de perte de chaleur.

  • Durant combien de temps ce fer doit-il être branché sur une tension de 220 V pour passer de 20 à 130 °C ?
  • Comment ce temps est-il modifié si le fer est branché sur une tension de 110 V ?

Résultats