bts
tp 1996
PHYSIQUE
Exercice
I : Transfert thermique (7
points)
Le mur d'un local est constitué de trois matériaux différents :
- du béton d'épaisseur e1 = 15 cm à l'extérieur (conductivité thermique l1 = 0,23 W.m-1.K-1),
- un espace e2 = 5cm entre les deux cloisons rempli de polystyrène expansé (conductivité thermique l2 = 0,035 W.m-1.K-1),
- des briques d'épaisseur e3 = 5 cm à l'intérieur (conductivité thermique l3 = 0,47 W.m-1.K-1).
1) On a mesuré en hiver, les températures des parois intérieures qi et extérieure qe qui étaient qi = 25 °C et qe = - 8 °C.
1.1) Donner la relation littérale, puis calculer la résistance thermique du mur pour un mètre carré.
1.2) Donner la relation littérale, puis calculer le flux thermique dans le mur pour un mètre carré.
1.3) Calculer la quantité de chaleur transmise par jour à travers un mètre carré de mur, pour ces températures. En déduire la quantité de chaleur transmise, par jour, à travers 10 m2 de mur.
1.4) Tracer la courbe de variation de température q = f(e) à travers le mur, de paroi intérieure à paroi extérieure.
Echelles : 1 cm pour 2 °C, 1 cm pour 2,5 cm (d’épaisseur)
2) Les résistances thermiques superficielles interne et externe du mur ont respectivement pour valeur : 1/hi = 0,11 m2.K.W-1 et 1/he = 0,06 m2.K.W-1
2.1) A quels types de transfert thermique ces données se rapportent-elles ?
2.2) Calculer les températures ambiantes extérieure qae et intérieure qai.
a) Exprimer littéralement puis calculer la résistance thermique par m2, notée r du mur isolé.
b) Calculer l’économie ainsi réalisée pendant les 120 jours de froid.
Exercice
II : Acoustique (7 points)
La question 3 peut être traitée indépendamment de la question 2.
1)
Dans un établissement scolaire, on dispose de deux salles neuves de dimensions
L = 15 m ; l = 10 m ; H = 3,2 m.
On
procède à une mesure du temps de réverbération TR.
1.1) On admet la formule de Sabine . TR
=
0,16.
Donner la signification de chacun des termes et préciser leur unité.
1.2) La mesure donne TR = 2,2 s. En déduire la surface d'absorption
équiva1ente de chacune de ces salles neuves.
2)
On veut adapter une de ces salles en salle de concert et l'autre en salle de
classe. On doit, pour ce faire, ramener le TR à 0,5 s pour l'une, et
1,5 s pour l'autre.
2.1) Affecter les deux valeurs à chaque usage.
2.2) Les murs sont recouverts d'un matériau de coefficient d'absorption a0
= 0,20. Le plancher n'intervient
pas dans le calcul. On recouvre le plafond avec un matériau de
coefficient d'absorption a1
pour amener le TR d'une salle à la valeur 1,5 s. Calculer la valeur
de a1.
3)
Dans une des salles non traitée, on place en son centre une source sonore de fréquence
F = 1000 Hz, et on effectue une série de mesures du niveau d'intensité
acoustique LI en s'éloignant progressivement de la source d'une
distance d.
Le
relevé des mesures de L1 en fonction de la distance d a permis de
tracer le graphe joint.
3.1) Y-a-t-il lieu d'apporter des corrections physiologiques aux mesures ?
3.2) Comment apparaît sur la courbe le fond sonore dans la pièce ?
Déterminer graphiquement son niveau sonore.
3.3) Le niveau d'intensité acoustique du fond sonore peut être calculé à
l'aide de la relation LI = Lw + 6 – 10.log(A), où Lw
représente le niveau de puissance acoustique de la source. Déterminer la
valeur de Lw.
CHIMIE : Étude de quelques dérivés pétroliers. (6 points)
La question 4 peut être traitée indépendamment des précédentes.
1) La composition en masse d'une essence est de :
70% de C7Hl6
30% de C8H18
1.1) A quelle grande famille de corps ces composés appartiennent-ils ?
1.2) Quels sont leurs noms systématiques ?
1.3) Quel procédé physique utilise-t-on pour obtenir les essences à partir du pétrole ?
2) Écrire les équations équilibrées des réactions de combustion totale de chacun de ces deux composés.
3) Sachant que la masse volumique de cette essence est j = 720 kg.m-3, ca1culer :
3.1) La masse de chacun des composés dans un litre d'essence ;
3.2) Le volume de dioxygène nécessaire pour effectuer la combustion totale d'un litre d'essence ;
3.3) Le volume d'air utile à la combustion d'un litre d'essence, après avoir rappelé la proportion de dioxygène dans l'air.
4) On donne la réaction suivante
: n CH2 = CHCl
-
(CH2 - CHCI) -n
4.1) Nommer ce type de réaction.
4.2) Nommer chacun des deux produits mis en jeu dans cette réaction.
4.3) Calculer n sachant que la masse molaire du corps formé est 89,4 kg.mol-1.
On donne les masses
molaires (en g.mol-1), des éléments suivants :
H = 1 ; Cl = 35,5 ; C = 12.
Le volume molaire : Vmol
= 0,0224 m3.mol-1