Le devoir en temps limité de physique n°7 a été très bien réussi, avec une moyenne de 13,2. La moyenne est atteinte par 24 copies, et 3 copies ont entre 9 et 10. Il y a beaucoup de très bonnes notes. Contrairement au devoir de chimie, je n’ai pas l’impression que le devoir de physique ait été particulièrement facile.

Sur le premier problème

La remarque m’a été faire que les indices optiques du liquide et du solide étaient « `inversés par rapport au cours »‘. Je n’ai jamais dit que l’indice du milieu traversé en premier par la lumière doit s’appeler n1 et l’indice du milieu qui se trouve de l’autre côté du dioptre doit s’appeler n2. Du reste, cela serait absurde, car si vous décidez de mettre la lampe de l’autre côté, le sens de propagation de la lumière s’inverse ! C’est à vous de vous adapter aux notations de l’énoncé. Cela n’empêche pas d’essayer d’être subtil. Si l’indice du premier milieu s’appelle n2, c’est plus judicieux d’appeler l’angle d’incidence i2, ce qui permet d’appliquer la formule magique n1 sini1 = n2 sini2 sans se tromper …
Ceux qui ont évité cet écueil (qui n’en était un que pour ceux qui appliquent des formules sans réfléchir), ont correctement traité l’aspect optique de la suite du problème.

La question 3 a donné lieu à peu de bonnes réponses. Deux des pierres ont une densité supérieure à celle du liquide et la troisième a une densité inférieure. Cette dernière flotte et les deux autres coulent. Tous les arguments comme quoi celle de densité la plus grande coule plus vite est fausse. La vitesse à laquelle la pierre coule dépend de toutes les forces qui s’appliquent, en particulier de la poussée d’Archimède qui dépend du volume de la pierre et des forces de frottement fluide qui dépendent de la forme et de l’état de surface de la pierre.

Sur le second problème

Peu de chose à dire sur le début. Les constructions ont été correctes, même si un certain nombre d’entre vous n’ont pas un peu forcé la chance pour que l’image finale soit sur le détecteur dans le second dispositif (mais je n’ai évidemmement pas sanctionné).
Dans l’ensemble, le principe de résolution d’un problème comportant deux lentilles est compris, même si certains se sont emmêlé les pinceaux entre les centres optiques des deux lentilles.

Gros bémol tout de même sur le grandissement total, qui est produit des grandissements, et non pas leur somme ! D’où cette ânerie peut-elle bien sortir ? On pouvait se payer le luxe de vérifier qu’un grandissement de 1,4 (soit environ racine carrée de 2) selon chaque côté de la feuille correspondait bien à un doublement de la surface, et donc bien un passage du format A4 au format A3.

La question de cours sur les lentilles accolées est correctement traitée par la plupart d’entre vous. Cependant, s’il est clair qu’il ne faille pas s’attarder sur une telle question, qui ne rapporte pas beaucoup de points, il faut tout de même justifier chaque point, en particulier pourquoi on considère un centre optique unique.

Je pense qu’une seule personne a abordé la dernière question correctement. La réponse est en fait triviale : il suffit d’invoquer le principe du retour inverse de la lumière. Je conviens cependant qu’il est nettement plus facile de concevoir la réponse que de l’expliquer avec des mots.

Ce devoir a été tout à fait correctement réussi dans l’ensemble, avec une moyenne de 12,1. La moyenne est atteinte par 28 copies et 1 copie a entre 9 et 10.
Il ne faut néanmoins pas trop attraper la grosse tête, car ce devoir était plutôt facile, avec pour commencer 2 questions de cours généreusement notées.

Sur le premier problème

Concernant l’établissement des lois de vitesse et des expressions du temps de demi-réactions, je l’ai déjà dit mais je le répète : soyez concis. Dans les sujets de concours, de telles questions ne rapportent guère et il ne faut pas s’y attarder plus que nécessaire. Cela ne signifie pas qu’il faille passer sous silence certains points du raisonnement ; ainsi, trop d’entre vous n’ont pas pris la peine de justifier correctement que, dans les conditions de l’expérience, [A]=[B] à tout instant dans la question 2. C’est tout bête, il suffit de dire que les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques et le restent donc durant toute l’expérience. Mais il faut le dire.
Par ailleurs, évitez de vous compliquer inutilement la vie. A quoi bon faire intervenir un coefficient stoechiométrique α devant A, alors que manifestement l’énoncé le pose égal à 1 ? Cela ne sert qu’à alourdir les formules, et à devoir justifier ce que représente ce α (on doit toujours expliquer le sens d’une grandeur non définie par l’énoncé), et en définitive n’apporte rien à la clarté des explications. Je rappelle que cette notation α, que j’ai utilisée dans le cours, n’est nullement universelle.

Je remarque, avec un certain désappointement, que la question de savoir si l’iodoéthane subit une SN1 ou une SN2 n’a pas été discutée avec une pertinence sans égale par une bonne partie d’entre vous. A votre décharge, c’est vrai qu’on a abandonné le cours de chimie organique il y a tellement longtemps !

La seule grosse erreur dans ce problème a été la vérification de l’ordre. Il était clair que la réaction n’était pas d’ordre 1, puisque les données expérimentales montrent que le temps de demi-réaction varie avec la concentration initiale. Pour montrer que la réaction est d’ordre 2, il faut vérifier que la variation de t½ est inversement proportionnelle à C0. Il n’est donc nullement question ici de considérer les variations de C avec le temps. Dans un certain nombre de copies, la distinction entre le temps (qui varie continûment) et le temps de demi-réaction (qui est une date bien particulière) d’une part, et entre la concentration initiale (qui est fixée pour une expérience donnée) et la concentration au cours du temps (qui varie continûment) d’autre part, n’est pas très claire. Ce n’est pas la même chose de faire une seule expérience durant laquelle on suit C au cours du temps et de montrer que 1/C varie de façon affine avec t, et de faire plusieurs expériences avec des concentrations initiales C0 différentes et de déterminer le temps de demi-réaction pour chacune d’entre elle puis de vérifier qu’il est inversement proportionnel à C0.

Je rappelle enfin, et ceci est valable pour n’importe quel domaine de la physique, de la chimie ou des SVT, que lorsqu’on fait une régression linéaire, on doit impérativement préciser le coefficient de corrélation obtenu, qui est une mesure de la pertinence de la loi affine postulée pour modéliser les résultats expérimentaux.

Sur le second problème

Les aspects purement chimiques de ce second problème ont été largement incompris. Le rôle de l’acide sulfurique n’est bien évidemment pas de catalyser la réaction de SN qui est étudiée. En effet, l’acide sulfurique n’est pas introduit dans le récipient dans lequel la réaction se déroule, mais dans les prélèvements qui sont faits dans le but d’être dosés. En outre, il n’est pas introduit en quantité catalytique. L’acide sulfurique est un acide fort, qui réagit sur l’ion azoture N3¯, et le transforme en son acide conjugué HN3, ce qui supprime le nucléophile du milieu réactionnel ; ainsi, la réaction de SN s’arrête lors de l’ajout de l’acide sulfurique. Si on ne faisait pas ainsi, la réaction continuerait pendant le dosage, et on ne sait pas très bien à quelle date correspondrait la concentration en ions Br¯ qu’on mesurerait par ce dosage.
D’autre part, on n’utilise pas l’acide chlorhydrique, car les ions Cl¯ peuvent aussi précipiter avec les ions Ag+, ce qui fausserait le dosage des ions Br¯.

La gestion du dosage a également été plutôt peu couronnée de succès, principalement parce que vous n’avez pas correctement distingué le volume de prélèvement sur lequel on fait le dosage, et le volume du milieu réactionnel dans lequel a lieu la réaction de SN.
A l’équivalence du dosage, on a égalité entre la quantité de matière de Br¯ présente dans le volume V de prélèvement et la quantité de matière de Ag+ ajouté, soit [Br¯] V = CAg VE, ce qui donne directement [Br¯] car la concentration est la même dans le volume V0 et dans un prélèvement V de ce volume (la concentration est un paramètre intensif).
Notons également que le volume d’acide sulfurique ajouté n’a strictement rien à faire dans cette histoire, car il n’influe en aucune façon sur la quantité de matière d’ions Br¯ présent dans le prélèvement.

La fin du problème sur l’utilisation de la constante apparente de vitesse pour déterminer l’ordre partiel q a été correcte, à cette restriction près que tout le monde s’est contenté d’utiliser la représentation ln kapp en fonction de ln C, qui donnait une valeur peu précise de q = 0,8 que tout le monde a correctement arrondi à 1, sans vérifier par un graphique non logarithmique que kapp est bien proportionnel à C. Ce dernier graphique donnait en outre une valeur bien plus précise de k.