S16 – États de la matière, changements d'état, transferts thermiques et variabilité 🖋️

Évaluation formative

Diagramme d'état – Changements d'état – Transferts thermiques – Pression – Variabilité statistique

⏱️ Durée : 30 minutes 📌 Objectif : Vérifier la maîtrise du diagramme d'état, des transferts thermiques et de la variabilité en contexte cosmétique.

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Exercice 1 – Connaissances (4 points)

A) Compléter les phrases (2 points)

1. Le passage de l'état solide à l'état liquide s'appelle la _.

2. Le transfert thermique par contact direct s'appelle la _.

3. Le transfert thermique par mouvement de fluide s'appelle la _.

4. L'écart-type mesure la _ des valeurs autour de la moyenne.

B) QCM (2 points)

1. Sur un diagramme d'état, si on augmente la pression à température constante, l'eau :

☐ Reste dans le même état

☐ Peut changer d'état

☐ S'évapore toujours

2. Un écart-type petit (< 5% de la moyenne) signifie :

☐ Les mesures sont très dispersées

☐ Les mesures sont regroupées → bonne répétabilité

☐ La moyenne est incorrecte

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Exercice 2 – Lire un diagramme d'état (6 points)

Voici un diagramme d'état simplifié d'une cire cosmétique :

2.1 – Identifier l'état (2 pts)

Complétez le tableau :

Conditions	État de la cire
T = 50 °C, P = 1 bar	_
T = 30 °C, P = 1 bar	_
T = 90 °C, P = 1 bar	_

2.2 – Interpréter (2 pts)

1. À pression atmosphérique (1 bar), à quelle température approximative la cire fond-elle ?

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2. Si on augmente la pression à 2 bar, la température de fusion sera-t-elle supérieure ou inférieure à celle à 1 bar ? Justifiez.

2.3 – Application cosmétique (2 pts)

Un formulateur fabrique un baume à base de cette cire. Le produit doit être solide en pot mais fondre au contact de la peau (≈ 32 °C).

Cette cire est-elle adaptée ? Justifiez en 2 à 3 lignes.

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Exercice 3 – Transferts thermiques (4 points)

Pour chaque situation, identifiez le mode de transfert thermique principal (conduction, convection ou rayonnement) et justifiez :

3.1 (1 pt)

Situation : Une crème est chauffée dans un bain-marie.

Mode : _

Justification : _

3.2 (1 pt)

Situation : Un client est sous une lampe infrarouge en cabine.

Mode : _

Justification : _

3.3 (2 pts)

Situation : Un formulateur doit fondre du beurre de karité (T_fusion ≈ 35 °C) sans le dégrader.

Quel mode de chauffage recommandez-vous ? Justifiez en 2 à 3 lignes.

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Exercice 4 – Variabilité statistique (6 points)

Un laboratoire mesure le pH d'un gel douche 6 fois pour valider la répétabilité de la méthode.

Résultats :

Mesure	1	2	3	4	5	6
pH	5,2	5,4	5,3	5,5	5,2	5,4

4.1 – Calculer la moyenne (1 pt)

x̄ = _

4.2 – Calculer l'écart-type (2 pts)

σ = _ (vous pouvez utiliser votre calculatrice)

4.3 – Interpréter (2 pts)

1. Calculez le ratio σ/x̄ (en %) :

2. La répétabilité est-elle bonne (< 5%), acceptable (5-10%) ou mauvaise (> 10%) ?

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4.4 – Tracer un histogramme (1 pt)

Complétez le tableau des effectifs puis tracez l'histogramme :

Intervalle	Effectif
[5,1 – 5,3[	_
[5,3 – 5,5[	_
[5,5 – 5,7[	_

📋 Texte

Effectif
   ↑
 3 |
   |
 2 |
   |
 1 |
   |
 0 └─────────────────────→ pH
      5,1   5,3   5,5   5,7

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📊 Mon score

Exercice	Points obtenus	Points max
Exercice 1 – Connaissances		/4
Exercice 2 – Diagramme d'état		/6
Exercice 3 – Transferts thermiques		/4
Exercice 4 – Variabilité statistique		/6
TOTAL		/20

Interprétation

Score	Niveau
< 10	À retravailler – Revoir le diagramme d'état et la formule de σ
10-14	Acquis fragiles – Consolider l'interprétation du diagramme et de σ
15-17	Bien – Bonne compréhension
18-20	Très bien – Excellente maîtrise