Cours d'apprentissage en ligne

Indigo et carmin d’indigo (1)

Dans cette vidéo, Matisse de Studio corrige un sujet d'analyse sur l'Amérique du Nord en 2022, spécialité physique. Il commence par expliquer comment lire les en-têtes d'un sujet de bac, vérifiant qu'il s'agit bien de la spécialité physique chimie pour le jour 1. Il souligne l'importance de gérer son temps, car l'épreuve dure 3h30. Il mentionne également l'autorisation d'utiliser une calculatrice avec le mode examen activé et sans mémoire de type collège. Il conseille de vérifier que le sujet est complet avant de commencer à le consulter et indique qu'il comporte 20 pages numérotées. Le candidat doit traiter 3 exercices, dont le premier est obligatoire, tandis qu'il choisit 2 exercices parmi les 3 proposés. Matisse souligne l'importance de se fier aux mots-clés et de choisir en fonction de ses points forts et faibles. Il informe les candidats sur les pages 18 à 20, qui contiennent les documents-réponses à rendre. Il passe ensuite à la correction de l'exercice 1, qui est commun à tous les candidats et vaut 10 points. Cet exercice porte sur la synthèse de l'Indigo et le principe de la teinture d'un tissu. Matisse explique que l'Indigo peut être synthétisé à partir du 2-nitro-benzaldehyde et de l'acétone, comme indiqué dans l'équation de réaction fournie. Il présente ensuite le protocole de la synthèse et mentionne les données concernant les masses molaires et les masses volumiques de l'acétone. Il répond ensuite aux questions de l'exercice, mentionnant les groupes caractéristiques présents dans la formule topologique de l'indigo et les familles auxquelles ils appartiennent. Il détermine ensuite les quantités de matière introduites de 2-nitro-benzaldehyde et d'acétone en utilisant les formules appropriées. Il aborde ensuite la question du réactif limitant en construisant un tableau d'avancement et en identifiant le réactif limitant. Il détermine ensuite la masse maximale d'indigo pouvant être obtenue et calcule le rendement de la synthèse chimique en utilisant la formule appropriée. En résumé, Matisse de Studio propose une correction du sujet d'analyse sur l'Amérique du Nord en 2022, spécialité physique. Il explique comment lire les en-têtes du sujet, donne des conseils pour gérer son temps et choisir les exercices à traiter. Il corrige ensuite l'exercice 1, portant sur la synthèse de l'Indigo, en répondant aux questions et en utilisant les formules appropriées.

Indigo et carmin d’indigo (2)

La partie 1B de ce cours traite de la teinture par l'indigo. L'indigo est un colorant solide bleu insoluble dans l'eau. Pour teindre un tissu avec l'indigo, il faut le réduire à sa forme jaune pâle grâce à des ions dithionite. Une demi-équation électronique est donnée pour les ions dithionite. Ensuite, il est demandé d'écrire le couple oxydant-réducteur de l'indigo et la demi-équation électronique associée. Pour cela, on utilise les deux formes de l'indigo proposées dans l'énoncé et on ajoute les éléments nécessaires pour équilibrer l'équation. Ensuite, il est demandé d'écrire l'équation de réaction entre l'indigo et les ions dithionite en égalant le nombre d'électrons dans les deux demi-équations. Enfin, il est demandé de nommer l'oxydant impliqué dans la transformation où l'indigo se forme par oxydation de sa forme réduite. L'oxydant est le dioxygène présent dans l'air.

Indigo et carmin d’indigo (3)

Le carmin d'indigo est un colorant bleu de synthèse utilisé comme indicateur coloré acido-basique. La forme acide de l'indicateur est bleue, tandis que la forme basique est jaune. Le but de l'exercice est de déterminer la valeur de la constante d'acidité du couple. Nous disposons d'une solution commerciale de carmin d'indigo avec une concentration en acide HIN de 1 x 10-1 mol/L. Le pH de cette solution est de 6,3. En utilisant un tableau d'avancement, nous calculons le taux d'avancement final de la réaction entre l'acide HIN et l'eau, qui est de 0,0005%. Nous montrons ensuite que l'expression de la constante d'acidité Ka du carmin d'indigo peut s'écrire comme Ka = 10^-pH^2 / (C - 10^-pH * C0), avec C la concentration de HIN, pH le pH équilibre de la solution, et C0 la concentration standard de 1 mol/L. En calculant la valeur de Ka, nous obtenons 2,5 x 10^-12, ce qui donne un pKa de 11,6. Enfin, nous discutons de l'utilisation de cet indicateur pour le titrage d'un acide chlorhydrique par une solution d'hydroxyde de sodium. Nous concluons que l'indicateur ne convient pas car sa zone de virage se situe autour de pH 11,6, loin du pH 7 à l'équivalence du titrage.

Indigo et carmin d’indigo (4)

Dans cette vidéo, Mathis de studio explique le dernier exercice de la partie 1 de cette annale, qui concerne l'utilisation médicale du carmine d'indigo. Le carmine d'indigo est utilisé pour colorer l'urine d'un patient en bleu afin de réaliser certains diagnostics. L'objectif de cet exercice est de déterminer la concentration en masse de la solution injectable de carmine d'indigo, afin de calculer le volume maximal à injecter sans dépasser la dose journalière admissible. Tout d'abord, on nous donne le spectre d'absorption du carmine d'indigo, avec le pic d'absorption étant à environ 620 nanomètres, ce qui correspond à la couleur bleue du carmine d'indigo. Ensuite, on réalise un dosage spectrophotométrique par étalonnage de la solution S. On doit tout d'abord déterminer la longueur d'onde adaptée à ce dosage dans le domaine visible, ce qui correspond à environ 820 nanomètres. On justifie ensuite la couleur bleue du carmine d'indigo en expliquant qu'il absorbe toutes les radiations associées à la couleur orange, laissant ainsi uniquement les radiations associées à la couleur bleue, ce qui donne cette couleur au carmine d'indigo. Ensuite, on prépare un ensemble de solutions de carmine d'indigo à partir d'une solution mère de concentration connue. On dispose de différentes verreries et instruments de mesure pour réaliser cette préparation. La question suivante consiste à décrire le protocole pour préparer 50 millilitres de la solution S3 à partir de la solution mère. Pour cela, on utilise les équations classiques de facteur de dilution, en sélectionnant les volumes de la solution mère et de la solution fille pour obtenir le facteur de dilution souhaité, qui est de 2. Ainsi, on prépare la solution S3 en prélevant 25 millilitres de la solution mère à l'aide d'une pipette jaugée, puis en les versant dans une fiole jaugée de 50 millilitres, et en complétant jusqu'au trait de jauge. Ensuite, on mesure l'absorbance de chacune des solutions avec un spectrophotomètre. On obtient les résultats des absorbances de chaque solution. Enfin, on doit déterminer le volume de la solution S que l'on peut injecter sans danger en une journée à un patient de 70 kilogrammes. Pour cela, on utilise les résultats de l'étalonnage pour trouver la concentration de la solution SD, puis on la multiplie par le facteur de dilution pour obtenir la concentration de la solution S. En utilisant la dose journalière admissible de carmine d'indigo, on peut calculer le volume de solution que l'on peut injecter, qui est de 46 millilitres. En conclusion, cet exercice était assez complexe, avec plusieurs étapes à suivre. Il était important de garder à l'esprit les différentes solutions utilisées, ainsi que de faire attention aux calculs et aux unités de mesure. Finalement, on parvient à déterminer la quantité de solution S pouvant être injectée en une journée à un patient de 70 kilogrammes. Merci d'avoir suivi cette vidéo et à bientôt pour la suite des exercices.

L’épaisseur du matelas du saut à la perche (1)

Dans cette vidéo, Matisse de Studio continue la correction d'un exercice sur l'analyse d'un saut à la perche. Il recommande de regarder les mots-clés pour déterminer les exercices à choisir. L'exercice A traite de l'épaisseur du matelas utilisé lors du saut à la perche. Armand Duplantis détient le record du monde en ayant franchi une barre à 6,18 mètres. Le saut à la perche repose sur la conversion de l'énergie cinétique en énergie potentielle de pesanteur grâce à la perche. L'exercice consiste à étudier les transferts d'énergie, la vitesse d'impact et l'épaisseur du matelas pour éviter les blessures. Le mouvement d'Armand Duplantis est filmé et les données sont traitées à l'aide d'un logiciel de pointage et d'un programme en langage Python. Les courbes A et B représentent respectivement l'énergie cinétique et l'énergie potentielle de pesanteur. La courbe potentielle élastique représente l'énergie accumulée dans la perche. Pour compléter le code des lignes 27 et 28, il suffit d'utiliser les données du pointage pour calculer les énergies cinétique et potentielle de pesanteur. La valeur de la vitesse initiale d'Armand Duplantis est de 10,063 m/s. La situation correspondant à t = 0,9 s est la situation 2, où l'énergie potentielle élastique est maximale. L'altitude maximale atteinte par le centre de masse de la tête est calculée en utilisant l'énergie potentielle de pesanteur égale à zéro, ce qui correspond à t = 2 s et une hauteur de 6,13 m. Ce résumé est optimisé pour le référencement SEO.

L’épaisseur du matelas du saut à la perche (2)

Bonjour à tous ! Dans cette vidéo, nous allons parler de la deuxième partie de l'exercice qui traite de la vitesse d'impact au niveau du tapis de sol. Au moment du franchissement de la barre, le centre du masque de l'athlète se trouve à l'altitude ZA et sa vitesse est nulle. Donc, nous notons ZB comme l'altitude du centre de masse de l'athlète au moment de l'impact avec le tapis. Nous négligeons l'action de l'air et regroupons les principales informations sur ce croquis avec les variables Z et X. Nous devons justifier que l'athlète est en chute libre après le franchissement de la barre. En lâchant sa barre, l'athlète n'est plus soumis qu'à son poids une fois qu'il a franchi la barre en altitude. Donc, il est en chute libre puisque nous négligeons l'action de l'air. En utilisant le théorème de l'énergie cinétique ou la loi de conservation de l'énergie mécanique, nous devons déterminer l'expression de la vitesse d'impact de l'athlète sur le tapis en fonction de G, ZA et ZB. Le théorème de l'énergie mécanique est plus simple à appliquer car il n'y a pas de travaux à évaluer, seulement les forces non-conservatives. Donc, il est préférable de choisir ce théorème lorsque possible. En appliquant la démarche classique de la mécanique, nous définissons le système comme le centre de masse G. Les forces d'obligation comprennent uniquement le poids m fois G, une force conservative. En appliquant le théorème de l'énergie mécanique, nous constatons que la variation d'énergie mécanique est nulle, car la tête n'est soumise qu'à des forces conservatives. Cela signifie donc que l'énergie mécanique se conserve. L'énergie mécanique finale est donc égale à l'énergie mécanique initiale. En explicitant cette égalité, nous obtenons l'expression de la vitesse finale VF comme racine carrée de 2 fois G fois ZA moins ZB. Avec ZB moins ZA égal à 5,31 m, nous pouvons déduire que la valeur de la vitesse d'impact de l'athlète est de 10,2 m par seconde. En conclusion, pour cette partie de l'exercice, nous devions appliquer le théorème de l'énergie mécanique, ce qui était adapté dans le cas de chute libre. Merci d'avoir suivi la vidéo et à bientôt ! ❤️ par SousTitreur.com

L’épaisseur du matelas du saut à la perche (3)

Dans cette partie de l'exercice, nous nous penchons sur l'épaisseur du matelas lors de la réception d'un athlète. Nous considérons le repère OXZ représenté sur le schéma précédent. Lorsque l'athlète arrive sur le matelas, son centre de masse a une vitesse V0, avec une composante verticale VOZ égale à -10,2 m/s. Nous modélisons l'action du matelas sur l'athlète par une force constante FT verticale vers le haut. Pour éviter les blessures, le matelas se déforme pour que l'accélération subie par le corps de l'athlète ne dépasse pas 10 fois l'accélération de l'apesanteur. Nous utilisons la seconde loi de Newton pour démontrer que la valeur de la force FT exercée par le tapis est égale à 8,52 kN. En projetant les forces sur la direction verticale, nous obtenons FT = 11mg. En prenant l'instant du contact entre l'athlète et le tapis comme origine du temps, et en se plaçant dans le repère OXZ, nous démontrons les équations horaires du mouvement de l'athlète. La vitesse verticale est donnée par VZ2t = 10gt + V0z. L'altitude est donnée par Z2t = 5gt² + V0zt + Zb. Nous déterminons la durée de la phase de réception en trouvant le temps TF pour lequel la vitesse verticale est nulle. TF = -V0z / 10g, ce qui donne une valeur de 104 ms. Nous montrons ensuite que l'épaisseur du matelas est suffisante en vérifiant que la profondeur maximale à laquelle s'enfonce l'athlète est inférieure à 82 cm. En évaluant Z2TF, nous obtenons une valeur de 53 cm, donc l'athlète n'est pas blessé. Cet exercice montre l'application de nombreux théorèmes de mécanique et est utile pour réviser pour le bac. N'hésitez pas à le refaire pour une meilleure compréhension.

Des supercondensateurs pour recharger un bus (1)

Dans cette vidéo, Matisse de Studio présente l'exercice B qui porte sur les supercondensateurs utilisés pour recharger un bus électrique. Les mots-clés de l'exercice sont le modèle du condensateur C-série, la charge et la décharge d'un condensateur. Une entreprise française spécialisée dans la recherche de solutions de transport électrique a développé une innovation consistant à remplacer les batteries des bus électriques par des supercondensateurs. Ces supercondensateurs sont également présents dans des unités appelées Totems placées aux arrêts de bus. Lorsque le bus s'arrête, il se connecte automatiquement et rapidement au Totem, transférant l'énergie électrique entre les supercondensateurs du Totem et ceux embarqués dans le bus en environ 10 secondes. Cependant, cette phase de transfert, appelée "biberonnage", doit être parfaitement sécurisée en raison de l'intensité élevée du courant électrique au début du transfert, pouvant atteindre plusieurs milliers d'ampères. Dans la première partie de l'exercice, il est étudié un supercondensateur. Chaque supercondensateur utilisé dans le Totem a une tension nominale E, qui correspond à la tension atteinte lorsque le supercondensateur est complètement chargé. L'exercice présente un schéma électrique du circuit de décharge du supercondensateur, avec un interrupteur, une résistance et le condensateur lui-même. Il est demandé d'exprimer l'intensité du courant de décharge et de déduire l'équation différentielle de la tension du condensateur au cours de la décharge. La deuxième partie de l'exercice consiste à déterminer les valeurs des constantes présentes dans l'équation différentielle en utilisant les conditions initiales. Ensuite, l'exercice demande d'étudier la courbe d'évolution de la tension de décharge du supercondensateur et de déterminer le temps caractéristique de la décharge, en utilisant différentes méthodes. Il est également demandé de calculer la valeur de la capacité du supercondensateur utilisé dans l'étude et de commenter son ordre de grand

Des supercondensateurs pour recharger un bus (2)

Bonjour à tous, dans cette vidéo, nous continuons l'exercice B de l'analyse en étudiant le totem. Le totem est composé d'une association de supercondensateurs qui agissent comme un unique condensateur appelé condensateur totem. Sa capacité est de 20 farads et sa tension nominale est de 760 volts. Nous avons une courbe représentant l'évolution de la tension UC lors de la décharge du condensateur totem dans une résistance. Pour la question B1, nous devons déterminer la valeur de l'intensité maximale Imax lors de la décharge. Pour cela, nous devons trouver la relation entre la tension UC et l'intensité I. En utilisant la loi des mailles, nous pouvons dire que UC(t) = R*I(t). A partir de cette relation, nous pouvons conclure que l'intensité est maximale lorsque la tension est maximale. Donc, Imax = UCmax/R. En utilisant les valeurs données, nous obtenons un courant maximal de 7600 ampères. Ensuite, l'énergie emmagasinée dans le condensateur totem est donnée par W = (1/2)*Ctotem*UC^2, avec W en joules, Ctotem en farads et UC en volts. Pour recharger le condensateur totem, nous utilisons le réseau électrique qui fournit une puissance constante de 9 kWh. Nous devons estimer le délai minimal entre le passage des deux bus au totem. La relation entre l'énergie et la puissance est W = P*Δt, où Δt est le temps écoulé. Donc, le délai minimal est Δt = W/P. En utilisant les valeurs données, nous obtenons un délai minimal de 642 secondes, soit 10 minutes et 42 secondes. Cet exercice est très complet sur le sujet de l'électricité. N'hésitez pas à le revoir si nécessaire. Maintenant, passons à l'exercice C.

Une exoplanète (1)

Dans cette vidéo, Matisse de Studio aborde l'exercice C qui porte sur les mouvements de planètes. L'exoplanète étudiée est nommée 51 Peg B et orbite autour de l'étoile 51 Peg A. Les données disponibles comprennent la distance entre la Terre et l'étoile, la masse de l'étoile, la masse du Soleil et la constante de gravitation universelle. La première partie de l'exercice se concentre sur l'étude du système double 51 Peg. L'étoile 51 Peg A effectue un mouvement circulaire uniforme autour du centre de masse B du système double. La coordonnée de son vecteur vitesse varie en fonction de sa position. Cette variation de coordonnée est détectée à travers l'effet induit sur le spectre lumineux de l'étoile. Il est demandé de mesurer avec précision la période de révolution de l'exoplanète 51 Peg B, qui est de 4,2 jours. Ensuite, il est indiqué que le mouvement de 51 Peg B autour de son étoile est un mouvement circulaire uniforme qui vérifie la troisième loi de Kepler. À partir de cette loi, il est possible de déterminer que la distance r entre la planète 51 Peg B et son étoile est de 7,5 × 10^6 km. L'étape suivante consiste en une analyse dimensionnelle pour choisir la bonne expression de la troisième loi de Kepler. En éliminant les réponses incohérentes, il est conclu que l'expression a, t^2/r^3 = 4π^2/G × masse de 51 Peg A, est la bonne réponse. Dans la question suivante, il est demandé de retrouver la valeur de la distance r entre la planète et son étoile en utilisant la formule précédemment démontrée. Le résultat obtenu est de 7,49 × 10^6 km, en accord avec les données fournies. Enfin, il est demandé de comparer les caractéristiques du système double 51 Peg avec celles du système Mercure-Soleil. Il est constaté que bien que les rayons des orbites soient 9 fois plus grands pour 51 Peg B, la période de révolution de Mercure est 21 fois plus importante. Cela s'explique par les différences dans les puissances présentes dans la troisième loi de Kepler. Ce résumé met en évidence les principales étapes et résultats de l'exercice C sur les mouvements de planètes. Il reste important de comprendre les concepts et les calculs détaillés pour une meilleure compréhension.

Une exoplanète (2)

Dans cette vidéo, il est question de la possibilité de distinguer l'étoile 51 Peg A de son exoplanète 51 Peg B à l'œil nu ou avec une lunette astronomique. L'angle de séparation minimum que l'œil humain peut distinguer est de 3,0 10 puissance moins 4 radians. En utilisant la formule alpha = AB / D (où AB est la distance entre les deux objets et D est la distance entre la Terre et l'étoile), on calcule que l'angle de séparation entre les deux objets est de 1,710 puissance moins 8 radians, ce qui est bien inférieur à 3,0 10 puissance moins 4 radians. Il est donc impossible de les distinguer à l'œil nu. C'est pourquoi on utilise une lunette astronomique, qui dans ce cas précis est constituée d'un objectif de distance focale f' égale à 900 mm et de plusieurs oculaires de distance focale f' de 6 mm, 10 mm et 20 mm. Un schéma de cette lunette astronomique est fourni, et l'objectif est de compléter le schéma en indiquant le trajet de la lumière et l'angle alpha' auquel le système double est vu à travers la lunette astronomique. En utilisant la formule du grossissement, on montre que le grossissement de la lunette est égal à la tangente de alpha' divisé par la tangente de alpha. En exprimant la tangente de alpha' et de alpha en fonction des longueurs du schéma, on peut montrer que le grossissement de la lunette est égal à F1 O1 / F1 prime O2, ce qui permet de calculer si le système peut être distingué. En passant à l'application numérique, on conclut que aucune des distances focales disponibles ne permet de distinguer les deux objets à l'aide de la lunette astronomique. Il faudrait donc utiliser un équipement plus performant pour y parvenir.