امتحانات الفيزياء والكيمياء مسلك علوم الحياة والأرض PDF

تنزيل امتحانات الفيزياء والكيمياء مسلك علوم الحياة والأرض PDF

يمكنك تنزيل امتحانات الفيزياء والكيمياء مسلك علوم الحياة والأرض بصيغة pdf بسهولة عبر النقر على زر التتنزيل أسفله.

الكيمياء (7 نقط): تفاعلات حمض البروبانويك وتصنيع إستر (بروبانوات الأثيل)

يُعدّ حمض البروبانويك سائلًا عديم اللون، ويُستعمل في مجال العطور لتخليق مركبات عطرية، وفي مجال الطب البيطري لمعالجة اضطرابات الهضم عند بعض المواشي.

1. دراسة محلول مائي لحمض البروبانويك

• معطيات المحلول المائي (S_A): تركيزه المولي C_A وحجمه V_A = 20 mL، وقيمة pH للمحلول هي 3.59.
• المعادلة الكيميائية للتفاعل بين حمض البروبانويك والماء: C₂H₅CO₂H_(aq) + H₂O_(l) ⇄ C₂H₅CO₂^–_(aq) + H₃O⁺_(aq)
• المعطى: pK_a(C₂H₅CO₂H / C₂H₅CO₂^–) = 4.85.
• تعبير ثابتة الحمضية K_A وخارج التوازن عند التوازن Q_r,éq: Q_r,éq = ([C₂H₅CO₂^–]_éq · [H₃O⁺]_éq) / [C₂H₅CO₂H]_éq
• العلاقة بين pH و pK_A: pH = pK_A + log ([C₂H₅CO₂^–]_éq / [C₂H₅CO₂H]_éq)
• تعبير نسبة التقدم النهائي τ: τ = X_éq / X_max = 10^-pH / C_A
• قيمة التركيز المولي C_A: C_A ≈ 4,9 · 10^-3 mol·L^-1 (أو 4,94 · 10^-3 mol·L^-1).

2. معايرة محلول حمض البروبانويك

• معايرة حجم V_A = 20 mL من المحلول (S_A) بواسطة محلول مائي لهيدروكسيد الصوديوم (S_B) تركيزه المولي C_B = 10^-1 mol·L^-1.
• المعادلة الكيميائية لتفاعل المعايرة (الذي يُعتبر كلياً): C₂H₅CO₂H_(aq) + HO^–_(aq) → C₂H₅CO₂^–_(aq) + H₂O_(l)
• طبيعة المحلول عند التكافؤ: قاعدي (بسبب وجود الأيون القاعدي C₂H₅CO₂^– وأيونات الصوديوم والماء).
• قيمة التركيز المولي C_A عند التكافؤ باستخدام V_BE = 20 mL: C_A = 4,9 · 10^-3 mol·L^-1.
• استثمار الجدول الوصفي لتفاعل المعايرة لإيجاد تعبير نسبة التركيز واستنتاج قيمة pH الخليط.

3. دراسة التفاعل بين حمض البروبانويك والإيثانول (تصنيع إستر بروبانوات الأثيل)

• شروط البدء: وضع كمية مادة n₁ = 0.3 mol من حمض البروبانويك، وn₂ = 0.3 mol من الإيثانول C₂H₅OH، مع قطرات من حمض الكبريتيك المركز، بحجم كلي للخليط V = 40 mL عند درجة حرارة ثابتة.
• التركيب التجريبي: التسخين بالارتداد، وعناصره: 1- مخرج الماء، 2- مبرد، 3- خليط تفاعلي، 4- مسخن حوجلة.
• المعادلة الكيميائية للتفاعل باستخدام الصيغ نصف المنشورة: C₂H₅CO₂H + C₂H₅OH ⇄ C₂H₅CO₂C₂H₅ + H₂O
• اسم المركب العضوي (E) الناتج: بروبانوات الأثيل.
• تتبع تطور التقدم x بدلالة الزمن (الشكل 2): إيجاد قيمة زمن نصف التفاعل، حساب قيمتي السرعة الحجمية للتفاعل بالوحدة (mol·L^-1·min^-1) عند اللحظتين t = 0 وt = 10 min مع التفسير، حيث تعبير السرعة الحجمية: v = (1 / V) · (dx / dt).
• مردود التفاعل r: r = 66,7%، ولرفع مردود هذا التفاعل يجب استعمال أحد المتفاعلات بوفرة أو إزالة أحد النواتج.
• الحصول على نفس المركب العضوي (E) انطلاقا من الإيثانول وأنهيدريد الحمض (C₂H₅-CO-O-CO-C₂H₅): المجموعة المميزة لأنهيدريد الحمض: (-CO-O-CO-)، حساب مردود التفاعل انطلاقا من نفس كميتي المادة n(A) = n(الإيثانول) = 0.3 mol، حيث يكون التفاعل كلياً والمردود r = 100%.

الفيزياء (13 نقطة)

التمرين 1: الموجات الميكانيكية والموجات الضوئية

الجزء 1: الموجات فوق الصوتية

• إنجاز تجربة باستعمال مرسل E ومستقبل R تفصل بينهما مسافة D للموجات فوق الصوتية ترددها N = 40 kHz، حيث يبعث المرسل إشارة عند اللحظة t₀ = 0 بتأخر زمني τ.
• طبيعة الموجات: الموجات الصوتية موجات ميكانيكية لأنها تتطلب وسيطًا ماديًا لانتشارها، وهي موجات طولية لأن اتجاه تشويه الوسط موازي لاتجاه انتشار الموجة.
• سرعة الانتشار وطول الموجة: استغلال منحنى تغيرات التأخر الزمني τ بدلالة المسافة D لإيجاد قيمة سرعة الانتشار v ≈ 333,3 m·s^-1، واستنتاج قيمة طول الموجة λ ≈ 8,3 · 10^-3 m.

الجزء 2: معامل انكسار وسط شفاف وحيود الضوء

• تعريف الضوء أحادي اللون: هو كل ضوء لا يتبدد بعد اجتيازه لموشور.
• تجربة الحيود في الهواء: عرض السلك والشاشة، إشعاع طول موجته λ₀، عرض البقعة المركزية L₀ = 1.9 cm، والتعبير عن λ₀ بدلالة L₀، a، وD.
• إعادة التجربة في وسط شفاف معامل انكساره n: مع الاحتفاظ بنفس المسافة D، حيث يصبح عرض البقعة المركزية L = 1.4 cm، وإيجاد تعبير معامل الانكسار n بدلالة L₀ وL وحساب قيمته.

التمرين 2: شحن وتفريغ مكثف والتذبذبات الكهربائية

معطيات التركيب: مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة E، مكثف سعته C = 10 µF، وشيعة معامل تحريضها L ومقاومتها مهملة.

1. شحن المكثف (الموضع 1 لقاطع التيار عند t = 0)

• قانون إضافية التوترات: u_R + u_C = E.
• إثبات المعادلة التفاضلية التي تحققها الشحنة q للمكثف، وتعبير الشحنة القصوى q_max = C · E.
• استغلال منحنى الشكل (2) لإيجاد قيمة القوة الكهرمحركة E، ثابتة الزمن τ، والشدة القصوى I₀ للتيار الكهربائي، واختيار التعبير الصحيح للشحنة q(t).

2. تفريغ المكثف والتذبذبات الحرة (الموضع 2 لقاطع التيار عند t = 0)

• دراسة التوتر u_c بين مربطي المكثف بالنسبة لثلاث قيم للمقاومة (R₁ = 100 Ω، R₂ = 0 Ω، R₃ = 2.0 kΩ).
• إقران كل منحنى في الشكل (3) بالمقاومة الموافقة، وتسمية نظامي التذبذبات الموافقين للمنحنيين (شبه دوري، لا دوري مزعج).
• استغلال النقطة S من المنحنى (2) ذات الإحداثيات (t = 212.6 ms، u_c = 2.6 V): إيجاد قيمة شبه الدور T ≈ 12,6 ms، استنتاج قيمة معامل التحريض L (مع اعتبار أن شبه الدور T يساوي الدور الخاص T₀، حيث T₀ = 2π√(L · C))، حساب تغير الطاقة الكلية ΔE بين اللحظتين t₁ وt₂.
• للحصول على تذبذبات كهربائية جيبية غير مخمدة (الدارة المثالية LC)، يجب ضبط المقاومة R على القيمة المنعدمة (R = 0).

التمرين 3: حركة جسم صلب ونواس مرن

الجزء 1: دراسة حركة إزاحة جسم صلب

• إرسال جسم صلب (S) كتلته m = 200 g بسرعة بدئية v₀ = 3 m·s^-1 نحو الأعلى حسب الخط الأكبر ميلا لمستوى مائل بزاوية α (sin α = 0.5) لمسافة L = 3 m، مع وجود احتكاكات بنمذجتها بقوة $\vec{f}$ عكس منحى متجهة السرعة.
• المعطيات: g = 9.8 m·s^-2.
• جرد القوى المطبقة على الجسم: وزن الجسم $\vec{P}$، وتأثير المستوى المائل $\vec{R}$.
• تطبيق القانون الثاني لنيوتن لإثبات المعادلة التفاضلية لـ x(t) خلال الصعود، واستنتاج طبيعة حركة (S) (مستقيمية متغيرة متباطئة بانتظام) مع التعليل.
• إيجاد قيمة التسارع الافتراضي a_g والشدة f = 0,2 N عند وصول الجسم للموضع A عند اللحظة t_A = 2 s.
• دراسة النزول باختيار أصل جديد للتواريخ عند A، والتحقق من المعادلة الزمنية لحركة (S) خلال النزول: x(t) = -0.25t² + 3t، وإيجاد القيمة الجبرية لسرعة (S) عند مروره من O.

الجزء 2: دراسة حركة مجموعة متذبذبة (نواس مرن)

• تثبيت الجسم (S) (كتلته m = 200 g) لنابض أفقي لفاته غير متصلة وكتلته مهملة وصلابته K. مركز القصور G ينطبق عند التوازن مع أصل المعلم (O, $\vec{i}$) مع إهمال جميع الاحتكاكات.
• إزاحة (S) عن موضع توازنه في المنحى الموجب بمسافة الوسع X_m = 0,04 m وتحريره بدون سرعة بدئية عند t = 0 لينجز حركة إزاحة مستقيمية جيبية دورها الخاص T₀.
• ينجز الجسم (S) 20 ذبذبة خلال المدة الزمنية Δt = 12.6 s للتحقق من أن صلابة النابض هي K = 20 N·m^-1.
• تحديد طاقة الوضع المرنة والطاقة الميكانيكية القصوية: E_m = 16 mJ.