Premières Spé PC

Problème

Un groupe d’élèves effectue la mesure de la célérité des ultrasons dans l’air dans une pièce à $\pu{20 °C}$. Leurs résultats sont regroupés dans le tableau ci-dessous :

À partir des mesures obtenues, évaluer la célérité des ultrasons dans l’air à $\pu{20 °C}$ en calculant l’incertitude de répétabilité avec un niveau de confiance de 95 % puis à 99 %.

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Le résultat d’une mesure n’est pas une valeur mais un intervalle de valeurs, que l’on note $\pu{m±U(m)}$¹, dans lequel on peut considérer, avec un certain niveau de confiance, que la « valeur vraie » se trouve.

La physique est une science naturelle. Les lois qui décrivent et qui prédisent le comportement des objets doivent être validées par l’expérience et donc par la publication de résultats de mesures (à partir desquelles on peut être amené à effectuer des calculs).

Dans ce document on va se poser les questions suivantes, sans répondre complètement à la seconde :

• Quelle valeur a-t-on réellement mesuré ?
• Quelle confiance peut-on accorder à cette mesure ?

Erreur ou incertitude

L’erreur de mesure $E_{R}$ d’une certaine grandeur est la différence entre la valeur mesurée $m$ et la « valeur vraie » $M$.

Documents

Eau de Dakin

La liqueur de Dakin (eau de Dakin) est une solution antiseptique utilisée pour le lavage des plaies et des muqueuses, de couleur rose et à l’odeur d’eau de Javel. Elle a pour avantage de ne pas être colorante (contrairement à l’éosine, par exemple) et de ne pas produire de sensation d’irritation à l’usage (contrairement à la Bétadine par exemple).

Lors de la Première Guerre mondiale, le chimiste d’origine britannique, installé aux États-Unis, Henry Drysdale Dakin met au point avec le chirurgien français Alexis Carrel un antiseptique (dont la substance active est l’eau de Javel) pour les plaies ouvertes ou infectées, dans le cadre des travaux de ce dernier sur le traitement des plaies de guerre.

À ce stade de l’année, nous connaissons les grandeurs « concentration massique » et « concentration molaire ». Il est assez facile de calculer leur valeur lorsqu’on sait comment la solution a été préparée : il suffit de diviser la masse (ou la quantité de matière) de soluté apporté par le volume du solvant¹.

Mais comment déterminer la concentration en soluté apporté d’une solution que l’on n’a pas préparé ? Comment vérifier la valeur de la concentration en soluté apporté d’une solution ?

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Concentrations molaires et dilution

Situation expérimentale sur le site du Livre Scolaire (hors questions)

• Situation expérimentale

Images du montage expérimental

Solution d’extrait de choux rouge

Échelle de teinte

Montage expérimental avec spectrophotomètre

Exploitation des données

• Télécharger le logiciel Spectral Analysis du fabriquant Vernier. Il existe des versions pour tous les systèmes d’exploitations.

• Télécharger les fichiers résultats suivants (clic droit et enregistrer) et les ouvrir à tour de rôle à l’aide du logiciel juste téléchargé :

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Concentrations massique et molaire

Qu’est-ce qu’une solution ?

1. Le permanganate de potassium est le soluté. Qu’est-ce cela signifie ?

La quantité de matière et son unité

Introduction

1. En chimie, lorsqu’on pèse par exemple $\pu{1 g}$ de solide ou qu’on mesure $\pu{10 mL}$ d’une solution, manipule-t-on :
   a) un petit nombre,    b) un grand nombre,    c) un très grand nombre,    d) un nombre inimaginablement grand
   d’entités microscopiques (atomes, molécules, ions) ?

2. L’ordre de grandeur du nombre d’entités microscopiques manipulées est :
   a) 10     b) $10^6$     c) $10^9$     d) $10^{12}$     e) $10^{18}$     f) $10^{24}$ ?

Et si nous étions en charge de la gestion du papier pour les photocopieurs du lycée ?

Informations : une feuille de papier

• Dimensions : $210 \times \pu{297 mm}$ ;
• Masse : $m = \pu{80 g/m2}$.

Étude des besoins pour une chaîne d’approvisionnement

1. Est-il possible de déterminer, à l’aide d’une règle graduée, l’épaisseur d’une feuille de papier ?