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| | Session : 1998 |
|Examen : Brevet de Technicien Supérieur | Page : 1/7 |
|Spécialité : Domotique | Code : |
|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 | Electronique (8 points) On considère la chaîne électronique permettant la mesure d'une
température et sa transmission à l'aide d'une fibre optique. [pic]
Le filtrage ne sera pas étudié. 1 - Modulation et émission On indique la forme de V1 ( t ) page 7. L'amplificateur opérationnel est
supposé idéal. Il est alimenté sous +15 V et -15 V. Les tensions de
saturation sont : -15V, + 15V. On observe une chute de tension de 0,6 V
aux bornes de D1 et une chute de tension de 2,0 V aux bornes de D2
lorsque ces diodes conduisent. [pic]
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|Examen : Brevet de Technicien Supérieur | Page : 2/7 |
|Spécialité : Domotique | Code : |
|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 |
1.1. La tension V(() est égale à (/10 lorsque la température ( est
exprimée en degrés Celsius et
la tension V en volts. Tracer pour ( = 30 °C, la courbe V2(t). Utiliser
la page 7 qui doit être rendue avec la copie. 1.2. On veut limiter l'intensité i( t ) à 10 mA. Calculer la valeur de
Ro . Indiquer sous la courbe V2 ( t ) les intervalles de temps pendant
lesquels la diode D2 émet de la lumière . 2 - Fibre optique L'atténuation linéique d'une fibre optique est donnée par la formule : a = ( 1 / L ). 10 log ( Po / Ps ) ( log = logarithme décimal ) Po et Ps = puissances lumineuses d'entrée et de sortie .
L : longueur de la fibre optique (en km ) .
a = 1,5 dB. km-1 Lorsque la fibre est éclairée par le signal lumineux provenant de la
diode D2 elle reçoit une puissance de 2,0 mW. Quelle est la puissance de
sortie pour une longueur de fibre de 3 km ? 3 - Réception mise en forme + 10V |a |b |s |
|0 |0 |1 |
|0 |1 |1 |
|1 |0 |1 |
|1 |1 |0 |
[pic]
Le signal lumineux atténué, disponible à la sortie de la fibre optique,
est appliqué à la base du
phototransistor. Lorsque la base du phototransistor est éclairée celui-
ci est saturé, sinon il est bloqué . 3.1 Tracer V4 ( t ), (page 7), en négligeant la tension \/ce sat en
sortie du phototransistor. 3.2 Tracer V5 ( t ), (page 7), en admettant que la valeur de V5
correspondant à un « 1 » logique (s=1) est 10V, tandis que V5 = 0 pour s
= 0.
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|Examen : Brevet de Technicien Supérieur | Page : 3/7 |
|Spécialité : Domotique | Code : |
|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 |
Comportement thermique d'un local en fonction du temps (8 points) [pic] Le local étant laissé longtemps sans chauffage, il est en équilibre
thermique avec le milieu extérieur
(( ext = 10 ° C). Ce local est un local technique dont la température de
fonctionnement est de 40°C. K = coefficient moyen surfacique de transmission à travers les
parois du local ( W . m-2 . K -1 ).
S = surface totale des parois 500 m2.
C = capacité thermique associée à l'ensemble du local ( J . K-1
).
P = puissance du chauffage ( 15 kW ). 1 - Bilan énergétique A l'instant initial ( t = 0 s ), on démarre le chauffage du local. On
considère les échanges de chaleur pendant une durée très courte dt. La
température du local ( augmente alors d'une quantité d( . 1.1. Donner l'expression des énergies échangées pendant la très courte
durée dt sous forme de chaleurs : dQ1 , chaleur emmagasinée par le local.
dQ2 , chaleur perdue à travers les murs du local. 1.2. En effectuant un bilan énergétique montrer que l'on obtient
l'équation différentielle : P. dt = K . S .( ( - (ext ) dt + C . d( | | Session : 1998 |
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|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 |
2 - Détermination des coefficients thermiques K , C
On donne l'évolution de la température en fonction du temps : (graphique
page 6 ).
Les intervalles ( 1 ) et ( 2 ) de cette courbe correspondent à des
segments de droite. 2.1 On se place en début du chauffage, on montre que l'on peut négliger,
dans le bilan précédent, un des deux termes dQ1 ,ou dQ2. a) Indiquer lequel. Justifier. b) Donner l'expression de la nouvelle équation liée à la température
valable dans l'intervalle de temps correspondant. c) Déduire du graphique le coefficient C. 2.2 On se place en fin de chauffage , on montre que l'on peut négliger,
dans le bilan précédent, un des deux termes dQ1 ,ou dQ2. a) Indiquer lequel. Justifier. b) Déduire du graphique, le coefficient K. Dureté d'une eau (4 points) 1 - Dosage On effectue le dosage des ions Ca2+ et Mg2+ présents dans une eau courante
à l'aide d'une solution d'EDTA notée ( Y 4- ). [pic] | | Session : 1998 |
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|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 |
On observe le virage de l'indicateur coloré lorsque l'on ajoute 15 ml de
solution d'EDTA . On donne les équations chimiques impliquées dans le
dosage : Ca2+ + Y4- ( CaY2- Mg2+ + Y4- ( MgY2- On rappelle que la mesure de la dureté totale d'une eau s'effectue en °
TH, degrés hydrotimétriques
(1 °TH correspond à 10-4 mol. L-1 de Ca2+ + Mg2+ )
Calculer la dureté totale de l'eau dosée. 2 - Formation de calcaire On considère un équilibre chimique quelconque entre les réactifs R1 , R2
et les produits P1 et P2
[pic] L'étude des équilibres chimiques montre que si l'on ajoute des réactifs,
ou si l'on enlève des
produits, l'équilibre est déplacé dans le sens 1.
Si l'on ajoute des produits ou l'on enlève des réactifs, l'équilibre est
déplacé dans le sens 2. La production de calcaire liée aux ions Ca2+ s'effectue selon
l'équilibre calco-carbonique :
[pic] 2.1. Justifier la production de calcaire de façon préférentielle dans
les parties chaudes d'une installation.(On admet que la quantité de gaz
dissout dans l'eau diminue quand la température augmente). 2.2. Quel sera l'effet d'une injection de dioxyde de carbone dans la
canalisation ? | | Session : 1998 |
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|Epreuve : Physique -Chimie | Durée : 2h |
| |Coef. : 2 |
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| |Coef. : 2 | -----------------------
[pic]