Devoir de synthèse N°1 – Sciences physiques 4ème Math / Sc. Tech. (avec corrigé PDF)

1^er trimestre – Chimie + Physique – Corrigé détaillé – par taalimtn.com

Introduction

Vous préparez un devoir de synthèse de sciences physiques pour la 4^ème année Mathématiques ou Sciences techniques (1^er trimestre) ? taalimtn.com propose un sujet d’entraînement original avec corrigé détaillé, conforme aux compétences du programme tunisien du baccalauréat.

L’épreuve dure 3 heures : chimie (7 points) et physique (13 points). Les données numériques de ce modèle sont propres à taalimtn.com afin d’offrir un entraînement distinct des sujets d’annales déjà diffusés.

Ce que évalue ce devoir

Chimie 7 pts Physique 13 pts Durée 3 h

Chimie : réaction d’estérification, tableau d’avancement, constante d’équilibre K, loi d’action de masse, déplacement d’équilibre.
Physique : document scientifique (induction), dipôle RL (régime transitoire, constante de temps), oscillateur électrique (oscillations amorties, énergie).

📌 Rappel : le fichier PDF (sujet + corrigé) se télécharge en bas de page → section Téléchargement.

🧪 Partie Chimie (7 points)

Exercice 1 – Réaction d’estérification (4 points)

On étudie la réaction entre l’acide éthanoïque et le méthanol à 60 °C, catalysée par l’acide sulfurique.

Vérification de la quantité initiale d’acide (0,9 mol).
Calcul du volume de méthanol pour un mélange équimolaire.
Tableau d’avancement et expression de K en fonction du taux d’avancement final τ_f.
Avec K = 4, montrer que τ_f1 = 2/3 et déduire la composition à l’équilibre.
Effet d’un ajout d’acide et d’eau : calcul du quotient de réaction π et sens d’évolution.
Cas d’un mélange non stœchiométrique (b = 1,75 a) et comparaison des taux d’avancement.

Exercice 2 – Loi d’action de masse (3 points)

Équilibre en solution aqueuse :

Fe³⁺ + SCN⁻ ⇌ FeSCN²⁺ (rouge sang)

Montrer que le mélange initial est équimolaire (10⁻² mol de chaque réactif).
Composition à l’équilibre pour τ_f = 0,6 et calcul de K.
Effet d’un ajout de Fe³⁺ sur K, sur l’équilibre et sur l’intensité de la couleur.

⚡ Partie Physique (13 points)

Exercice 1 – Document scientifique (2 points)

Texte sur les plaques à induction : principe (champ magnétique oscillant, courants de Foucault, effet Joule), inducteur / induit, avantages, condition ferromagnétique du récipient.

Exercice 2 – Dipôle RL (7 points)

Circuit comprenant générateur, résistances R₁ et R₂, bobine (L, r) et diode.

Fermeture de K : équation différentielle de u_b(t), solution, constante de temps τ, détermination graphique de E, L et r.
Comparaison qualitative de deux bobines (L et L′, r et r′).
Ouverture de K : rôle de la diode, rupture de courant, auto-induction, équation de u_R2(t), calcul de R₂ et τ₂.

Exercice 3 – Oscillateur électrique (4 points)

Charge d’un condensateur puis basculement vers un circuit RLC.

Nature des oscillations (libres et amorties).
Équation différentielle de u_C(t).
Énergie totale de l’oscillateur et démonstration de sa diminution.
Exploitation d’un oscillogramme : régime pseudo-périodique, calcul de C et L.
Énergie purement électrostatique à t = 2T.

💡 Conseils pour réussir

Lire tout le sujet avant de commencer et répartir le temps (environ 1 h chimie / 2 h physique).
Chimie : toujours dresser le tableau d’avancement complet ; vérifier les unités (mol, mL, mol·L⁻¹).
Physique document : répondre uniquement avec les informations du texte + définitions du cours.
Dipôle RL : bien distinguer régime transitoire et régime permanent ; repérer τ sur le graphique.
Oscillateur : relier l’oscillogramme aux calibres (ms/div, V/div) pour trouver T et les amplitudes.
Rédaction : soigner la présentation, encadrer les résultats numériques, justifier chaque étape.

⚠️ Erreurs fréquentes

Oublier que K ne dépend que de la température (ajout de réactif ne change pas K).
Confondre quotient de réaction π et constante d’équilibre K pour déterminer le sens d’évolution.
Mal lire les calibres de l’oscilloscope (temps et tension).
Oublier la résistance interne r de la bobine dans les équations.
Écrire l’équation différentielle de l’oscillateur sans vérifier le signe ou les coefficients.
Ne pas rendre la feuille 5/5 (graphiques) avec la copie.

❓ Questions fréquentes

Pour quelle classe est prévu ce devoir ?

4^ème année de l’enseignement secondaire – sections Mathématiques et Sciences techniques (programme tunisien du baccalauréat).

Le corrigé est-il complet ?

Oui. Chaque question est résolue avec les étapes de calcul, les justifications et les résultats numériques encadrés.

Le fichier est-il gratuit ?

Oui, le téléchargement est gratuit sur taalimtn.com, sans inscription.

Peut-on l’utiliser en classe ?

Oui. Il convient aussi bien pour un devoir surveillé que pour un entraînement à la maison ou une correction collective.

Comment préparer mon enfant / élève ?

Revoir les chapitres d’estérification, d’équilibre chimique, de dipôle RL et d’oscillations électriques, puis faire le sujet en conditions réelles (3 h) avant de corriger avec le PDF.