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Changement d'état
Chaque partie de cet exercice peut être réalisée seul(e) ou en groupe. Les élèves mettent leurs résultats en commun pour résoudre le problème.
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Énoncé
Un changement d'état pour une espèce chimique est le passage d'un état physique à un autre. Si on refroidit suffisamment de l'eau liquide, elle passe à l'état solide (glace). Pour l'eau pure, la phase de solidification se fait à température constante (0 °C dans les conditions normales de pression). Cette transformation prend un certain temps.
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On souhaite étudier la courbe de température de la solidification de l'eau salée ainsi que la vitesse de cette transformation.
Elle peut être modélisée par la fonction f définie par f(t)=-0,9 t^{3}+8 t^{2}-24,4 t+20, où t représente le temps en minute et f(t) la température du mélange en degré Celsius.
Problématique
La solidification de l'eau salée se fait-elle à température constante ?
À quel moment l'évolution de la température est-elle la plus lente ?
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Partie 1
Étude de la fonction f définie sur [0\:;5] par :
f(x)=-0,9 x^{3}+8 x^{2}-24,4 x+20.
1. Tracer la courbe représentative de la fonction f.
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2. Tracer la courbe représentative de la fonction
dérivée f' et étudier son signe.
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3. Dresser le tableau de variations de la fonction f.
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4. Pour l'eau salée, la phase de solidification se fait-elle à température constante ?
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Partie 2
Étude de la fonction g définie sur [0\:;5] par :
g(x)=-2,7 x^{2}+16 x-24,4
1.
Donner l'expression de la fonction dérivée g'.
2.
Résoudre, à l᾽unité près, l᾽équation g'(x) = 0.
3.
Dresser le tableau de signe de la fonction g'.
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4.
Dresser le tableau de variations de la fonction g.
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Partie 3
Recherches Internet :
1.
Qu'est-ce qu'un point d'inflexion ?
2.
Comment peut-on le repérer sur une courbe ?
3.
Comment faire le lien entre le point d'inflexion, la tangente à la courbe en ce point et la vitesse de la transformation ?
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