QCM chimie, physique, sciences des matériaux. Concours technicien en sciences des matériaux Lorraine 2014

55) Le nombre de Reynolds R_e (sans dimension) permet de caractériser l'écoulement d'un fluide visqueux dans une conduite. Il est proportionnel à la masse volumique, à la vitesse du fluide et à une longueur caractéristique, et inversement proportionnel à la viscosité dynamique du fluide.
Donner les dimensions (dans le système international d’unités) de la masse volumique, de la vitesse et de la longueur. Par une analyse dimensionnelle, déterminer la dimension de la viscosité.
Masse volumique en kg m^-3 : [µ] = M L^-3.
Vitesse en m s^-1 : [v]=L T^-1. Longueur en mètre.
R_e = k µ v L / h ; h = k µ v L / R_e avec k une constante sans dimension.
[h]=M L^-3 L T^-1L = M L^-1 T ^-1. ( kg m^-1 s^-1 ou Pa s).

56) Donner la relation entre:
la longueur d'onde l et la pulsation w d’une onde électromagnétique.
l = c / n avec n = 2p / w ; l = c w/ (2p).
la longueur d'onde l et l'énergie E d'une onde électromagnétique.
l =hc / E.

57) Qu'est-ce qu'un matériau monocristallin, un matériau amorphe, un matériau polycristallin?
Monocristallin : solide constitué d'un seul et même cristal.
Policristallin : solide constitué d'une multitude de petits cristaux de taille et d'orientation variées.
Amorphe : les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne ou à grande distance.

58) Qu’est-ce qu’un quasi-cristal ?
C'est un solide qui possède un spectre de diffraction ( comme les cristaux) mais dont la structure n'est pas périodique. La structure des cristaux est périodique.

59) Cristallographie : structure métallique
Le chrome (M = 52g.mol^-1) cristallise dans le système cubique centré, avec le paramètre de maille a = 2,8879 angströms ( 288,79 pm).
Représenter une maille.

La tangence s'effectue suivant la grande diagonale du cube :
a racine carrée (3) = 4 R.
Donner le nombre d’atome par maille.
Les 8 atomes situés aux sommets du cube sont communs à 8 mailles et comptent pour 1/8=0,125. Celui du centre, commun à une seule maille, compte pour une unité.
Nombre d'atomes de chrome appartenant à la maille : 8* 0,125 +1 = 2.
Donner la définition de la compacité.
La compacité C, comprise entre 0 et 1, mesure le taux d'occupation de l'espace par les atomes ou les ions assimilés à des sphères. C= volume occupé / volume de la maille.
Calculer la compacité de la structure et en déduire la densité du chrome.
Volume occupé : 2*(4/3pR³) ; volume de la maille : a³ ; et R/a = racine carrée (3) /4= 0,433.
C= 8/3p (R/a)³=8/3*3,14*0,433³ = 0,68 , structure peu compacte.
Masse volumique µ (kg m^-3) = masse d'une maille (kg) divisée par le volume de la maille (m³).
Masse d'une maille : masse de deux atomes de chrome m = 2*masse molaire (kg) /nombre d'avogadro soit 2*52 10^-3 / 6,023 10²³ = 1,73 10^-25 kg.
Volume d'une maille a³ = (288,79 10^-12)³= 2,41 10^-29 m³.
µ = 1,73 10^-25 / (2,41 10^-29 )=7,18 10³ kg m^-3. Densité du chrome d = 7,18.

60) Donner la définition d'un matériau composite.
La vergence d'une lunette astronomique est nulle : c'est un système afocal.

61) Donner les grands types de liaisons chimiques et leurs caractéristiques.
Liaisons fortes :
Liaison covalente : deux atomes partagent deux électrons d'une de leur couche externe. La liaison covalente est directionnelle.
Liaison ionique : les atomes ( d'électronégativité très différente) ou les ions sont liés par attraction coulombienne. Cette liaison est non dirigée, ni localisée.
Liaison métallique : formée entre atome d'électronégativité voisine, assurée par un nombre d'électron inférieur à deux, plus faible que les précédentes.
Liaisons faibles :
Liaison hydrogène entre un atome d'hydrogène et un atome électronégatif possédant un ou plusieurs doublets libres.
Liaison de van der Waals : attraction entre dipôles électriques permanents.