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Asie - Des verres correcteurs de plus en plus légers
Les verres correcteurs actuels équipant les lunettes sont généralement composés d'un matériau nommé CR39 qui remplace de plus en plus souvent d'autres matériaux tels que le crown. l'utilisation du CR39 a la place du crown permet de diviser par deux ou trois environ la masse d'un verre correcteur.
Document 1 caractéristiques d'un verre correcteur en CR39
| Forme | Le verre est bombé / Dimensions approximatives : 30 mm x 50 mm / L'épaisseur n'est pas uniforme. |
|---|---|
| Masse | 4,1 g |
| Volume | 3,1 mL |
Question 1 (4 points) : le CR39 est fabriqué à partir d'une substance constituée de molécules de formule $C_{12}H_{18}O_{7}$. Indiquer la composition atomique de cette molécule.
L'un des intérêts du matériau CR39 est sa faible masse volumique par rapport à celle du crown, généralement comprise entre 2,2 et 3,8 g/mL.
Question 2 (8 points) : à l'aide de calculs détaillés, justifier l'affirmation : « l'utilisation du CR39 à la place du crown permet de diviser par deux ou trois environ la masse d'un verre correcteur ».
Pour déterminer le volume d'un verre correcteur en CR39, on utilise une éprouvette graduée et de l'eau.
Document 2 : caractéristiques de quelques éprouvettes graduées
| Capacité (mL) | Précision (mL) | Graduation (mL) | Diamètre intérieur (mm) | Hauteur intérieure (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 10 | $\pm$ 0,2 | 0,2 | 14 | 65 |
| 50 | $\pm$ 1,0 | 0,5 | 25 | 102 |
| 100 | $\pm$ 1,0 | 1 | 29 | 152 |
| 250 | $\pm$ 2,0 | 2 | 43 | 173 |
| 500 | $\pm$ 5,0 | 5 | 53 | 227 |
Question 3 (4 points) : le laboratoire dispose de diverses éprouvettes dont les caractéristiques sont données dans le document 2.
Choisir l'éprouvette la plus adaptée à la mesure que l'on veut faire, en justifiant à partir des données des documents 1 et 2.
Question 4 (6 points) : expliquer la méthode de mesure et la schématiser.
Question 5 (3 points) : parmi les propositions suivantes, choisir, en la justifiant, celle qui permet d'améliorer la précision de cette mesure en gardant la même éprouvette :
- Proposition a : augmenter le volume d'eau.
- Proposition b : mesurer le volume total de plusieurs verres identiques.
- Proposition c : remplacer l'eau par un liquide de masse volumique plus petite.
Correction
Question 1:
Cette molécule est composée de 12 atomes de carbone, 18 atomes d'hydrogène et 7 atomes d'oxygène.
Question 2:
Masse volumique du CR39 :
$\rho = \frac{m}{V}$
m en g, m = 4,1 g
V en mL, V = 3,1 mL
$\rho$ en g/mL
$\rho$ = \frac{4,1}{3,1} $=$ 1,3 ** g/mL
Ce qui fait $\frac{2,2}{1,3}$= *1,7* à $\frac{3,8}{1,3}$= *2,9* fois plus faible que le crown.
*Question 3:*
Le verre doit rentrer dans l'éprouvette :
Par rapport à la taille du verre, les éprouvettes de 10, 50 et 100mL sont trop petites.
Entre les 2 restantes, on prend la plus précise, c'est donc celle de 250mL qu'on va choisir.
*Question 4 :*
Mesure du volume par déplacement d'eau :
- on met de l'eau dans une éprouvette et on note le volume
- on met le verre dans l'eau et on note le nouveau volume
- on soustrait pour trouver le volume du verre
*Question 5 :*
a- augmenter le volume d'eau ne change rien, car on fait une
soustraction donc le volume d'eau au début n'est pas important
b- quand on mesure l'augmentation de volume en mettant plusieurs verres, il faut ensuite diviser par le nombre de verres. Plus le nombre de verres est grand, plus le résultat obtenu sera plus précis, car l'erreur est divisée par le nombre de verres utilisés.
c- la masse volumique n'intervient pas dans la mesure et cela ne modifiera pas la précision du résultat