Contrôle des caractéristiques
physico-chimique de l'eau du bassin, bac Sti2d
2021.
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Surveillance
d'une pompe.
Un contrôle de maintenance d'une pompe s'effectue par analyse des
vibrations mécaniques. celle-ci s'effecteu à l'aide d'une analyse
fréquentielle. Un technicien relève le spectre ci-dessous pour une
fréquence de rotation du moteur de la pompe de 1500 tr / min.
2.2.1. Déterminer la fréquence du
fondamental, nombre de tours effectués par l'arbre moteur de la pompe
en une seconde.
f0 = 1500 / 60 = 25 tr / s ou 25 Hz.
2.2.2. En déduire la fréquence des
trois premiers harmoniques.
f1 = f0 x2 =25 x2 = 50 Hz.
f2
= f0 x3 =25 x3 = 75 Hz.
f3
= f0 x4 =25 x4 = 100 Hz.
Un défaut d'alignement peut être déceler par un pic d'amplitude non
négligeable sur le spectre pour une fréquence égale à 2 fois la
fréquence de rotation du moteur. ( parfois 3 ou 4 fois).
2.2.3. Justifier si
un problème d'alignement de la machine peut être diagnostiqué.
L'amplitude du
premier harmonique est environ égale à 0,75 fois l'amplitude du
fondamental.
Un
léger problème d'alignement de la machine peut être diagnostiqué.
Exercice 3. Contrôle des caractéristiques
physico-chimique de l'eau du bassin.
3.1. Mesure de la température de l'eau.
Un capteur de température permet de surveiller la température de l'eau.
le technicien relève une série de 10 valeurs successives de la
température q de l'eau.
Mesure
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n°1
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n°2
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n°3
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n°4
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n°5
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n°6
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n°7
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n°8
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n°9
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n°10
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q (°C)
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5,1
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4,8
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5,5
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4,7
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4,8
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4,9
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5,4
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5,3
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5,5
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5,1
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3.1.1. Déterminer la valeur moyenne de ces 10 mesures.
qmoy =(5,1 +4,8+5,5+4,7+4,8+4,9+5,4+5,3+5,5+5,1) / 10 =5,11 °C.
3.1.2. Evaluer l'incertitude-type de cette série.
Ecart type s =0,303.
Incertitude-type u =s / n½ = 0,303 / 10½ ~0,0958 ~0,1 °C.
3.1.3. Ecrire la plage de valeurs attencues lors de cette mesure.
qmoy = 5,1 ±0,1°C ; [5,0 °C ; 5,2 °C].
3.2. Transmission de l'information.
L'information
concernant la température est transmise grâce à une onde
électromagnétique utilisant la bande de fréquence de fréquence centrale
868 MHz.
3.2.1. Donner la signification et l'unité de chaque terme de la relation l = c / f.
l : longueur d'one (mètre) ; c : célérité de l'onde ( m /s) ; f : fréquence de l'onde ( Hz).
3.2.2.
IPréciser à quel domaine des ondes électromagnétiques appartient 868 MHz.
3.2.3 Calculer la longueur d'onde.
l = c / f = 3,00 108 /(8,68 108) ~0,346 m.
3.2.4. Justifier du choix de l'antenne la plus adaptée pour transmettre l'information.
Antenne demi-onde de longueur égale à ½l soit 17,3 cm.
3.3. Contrôle du pH de l'eau du bassin.
Une mesure effectuée en 2013 à l'aide d'un pH-mètre donne 6,60 ±0,05.
3.3.1. Donner un encadrement de la concentration molaire en ion oxonium.
[H3O+] = 10-pH =10-6,60 =2,51 10-7 mol / L.
10-6,65 =2,24 10-7 mol / L ; 10-6,55 =2,82 10-7 mol / L.
3.3.2. Ecrire la réaction acido-basique entre le dioxyde de soufre dissout et l'eau.
Couples acide / base : H3O+aq / H2O et SO2, H2O / HSO3-aq.
SO2 + 2 H2O --> HSO3-aq + H3O+aq.
3.3.2. Un contrôle réalisé en 2020 a révélé que la concentration molaire en ions oxonium a été multipliée par 1,5 par rapport à 2013.
Justifier que ces mesures permettent de constater une acidification de l'eau.
En 2013 : [H3O+] =2,51 10-7 mol / L ; pH = 6,60.
En 2020 : [H3O+] =1,5 x 2,51 10-7 =3,77 10-7 mol / L ; pH = 6,42.
Le pH a diminué, l'eau du bassin est plus acide.
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