LPO Raoul Georges NICOLO.
Programme de travail sur le programme de Physique-Chimie.
Destiné aux élèves entrant en Terminale S .
Objectifs Développer des compétences liées à La réalisation de calculs numériques
La communication écrite L’appropriation de l’information
l’analyse d’information pour choisir le modèle adapté.
Programme :
Le programme de la classe de première S est construit autour de 3 thèmes OBSERVER ( couleurs et images), COMPRENDRE (Lois et modèles), AGIR (Défis du Xxi è siècle).
L’ensemble du programme est disponible sur le site éduscol.education.fr/programme-lycee.htlm
Les activités proposées seront à réaliser pendant les vacances.
Ils sera judicieux de se faire aider par des enseignants ou des étudiants de niveaux supérieurs. Une recherche efficace de cours , de vidéo, d’exercices corrigés est conseillée sur internet.
Le travail réalisé par écrit devra être rendu à la rentrée.
Quelques conseils :
L’élève aura intérêt à s’aider des activités réalisées en classe pendant l’année. Il pourra en plus faire une recherche efficace ( sans perdre trop de temps)de cours, de vidéo, d’exercices corrigés sur internet. Les sites intéressants sur internet seront soigneusement enregistrés pour être utilisés durant l’année scolaire.
Le travail sur le cahier de vacances sert à entretenir les connaissances et les savoirs faire pour réussir l’épreuve finale du baccalauréat. Il faut donc programmer le travail sur l’ensemble des vacances et ne pas se décourager.
Même si un exercice ne semble pas réussi, il est judicieux de revenir dessus le lendemain.
Formulaire :
Masse volumique ρ=m
V ; densit é d= ρ ρeau; quantité de matière n=C∗V ;n=m
M;
concentration massiqueCm=m
V ; Concentration molaire C=n V vitesse V= D
Δt ;
Recopier chaque formule et préciser le nom et l’unité attribué à chaque lettre.
LES APPRENDRE PAR CŒUR !!
1) Solution « sucré salée ». Remi met dans une fiole jaugée de 200mL, 0,15 mole de glucose de formule brute C6 H12 O6 et 5,85 g de chlorure de sodium NaCl, il met de l’eau jusqu’au trait de jauge et homogénéise la solution.
a) En vous aidant des documents proposés ci-après, dans le cahier de vacances, schématisez une fiole jaugée.
Pour chacun des calculs réalisés ci-dessous, il faudra écrire la formule avant de réaliser le calcul.
b) Calculer la concentration molaire en glucose de la solution.
c) Calculer la concentration massique en glucose de la solution.
d) Calculer la concentration massique en chlorure de sodium de la solution.
e) Calculer la concentration molaire en chlorure de sodium de la solution.
2) La vitamine C dans le jus d’orange. Globalement on peut affirmer que le jus d’orange est une solution aqueuse qui contient plusieurs solutés, dont 4,5 mmol par litre d’acide ascorbique, ou vitamine C de formule brute C6 H8 O6.
a) Dans la liste des solutés suivants, lequel est le plus succeptible d’être présent aussi dans le jus d’orange : le sulfate de cuivre, le saccharose, le chlorure de potassium.
b) Quelle masse d’acide ascorbique y a t-il dans 0,75 L d’un tel jus ? c) Quelle est la concentration massique de vitamine C de ce jus ?
d) On dispose d’un verre de ce jus, soit un volume de 100 mL, quelle est la concentration molaire de la vitamine C dans ce jus ?
e) Pour faire une expérience, on prélève 25,0 mL de jus avec une pipette jaugée, on introduit ce jus dans une fiole jaugée de 50,0 mL et on complète la fiole jaugée avec de
l’eau distillée, jusqu’au trait de jauge. Après avoir schématisé une pipette jaugée, calculer la nouvelle concentration en vitamine C du jus obtenu dans la fiole ?
Objectif : Exploiter un tableau d’avancement.
Le bioéthanol est un biocarburant de formule brute C2H6O. Ses propriétés physiques en font un carburant qui peut être utilisé dans les moteurs à combustion. Le tableau ci-dessous correspond au tableau d’avancement de la combustion de l’ éthanol. Mais il est incomplèt.
1) Dans la première ligne du tableau doit être présenté l’équation de combustion complète du bioéthanol. Compléter cette équation.
2) D’après les informations existant dans le tableau, lequel des réactifs est limitant, l’éthanol ou le dioxygène ? Justifier.
3) Calculer la quantité de matière correspondant à 1kg d’éthanol pur. Donnée : la masse molaire de l’éthanol est 46g.mol-1.
4) Compléter le tableau d’avancement.
5) Sachant que l’éthanol libère une énergie de 1,4 J.mol-1. Quelle est l’énegie libérée par la combustion étudiée dans le tableau d’avancement ci-dessus ?
Objectif : Etudier le saut d’un point de vue énergétique . Le schéma ci-contre représente un skieur
dans différentes phases de son saut après avoir glissé du haut du tremplin. On
considère que l’énergie mécanique du skieur reste constante du départ, jusqu’à ce qu’il atteigne la zone dite de décélération. C’est au niveau de la zone de décélération que l’énergie potentielle est nulle (zo = 0). Au départ, en haut du tremplin, la position du skieur est repérée par
z
départ =z
haut = 138 m et au bas du tremplin la position du skieur est repéré parz
bas = 86 m1) Exprimer puis calculer l’énergie potentielle de pesanteur du sauteur au départ. En déduire l’expression puis la valeur de l’énergie mécanique.
2) Comment évolue l’énergie potentielle du sauteur entre le haut et le bas du tremplin ?
3) Exprimer puis calculer la variation de l’énergie potentielle au cours de la phase d’élan.
4) Déterminer l’énergie mécanique en bas du tremplin.
5) En déduire la valeur de la vitesse atteinte en bas du tremplin. Exprimer aussi cette vitesse en km.h-1.
Donnée : g = 9,8 N.kg-1 Réponse partielle v = 32 m.s-1
Objectif : Représenter les molécules organiques -Donner la formule topologique de
chacune des molécules ci-contre.
- donner le nom des molécules a, b, c et d.
Objectif : Différencier les molécules à chaines linéaires, ramifiées ou cycliques
-Vérifiez que vous sauriez identifiez, dans l’exercice précédent les molécules à chaines linéaires, ramifiées ou cycliques.
Objectif : Déterminer la quantité de chaleur libérée par une réaction de combustion.
I/ Equilibrer les équations suivantes :
II/ 1) Pour chacune des équations ci-dessus, entourer en utilisant des encres de couleurs différentes, le combustible et le comburant.
2) Le pouvoir calorifique ,noté PC,d’un combustible est égal à la quantité d’énergie dégagée sous forme de chaleur par la combustion complète d’une mole ou d’un kilogramme de ce combustible. Il s’exprime respectivement en Joule par mole (J.mol-1) ou en (J. kg-1) ou en Wh.
kg-1. Par exemple le PC du méthane vaut 60 MJ. kg-1, celui du butane vaut 45,6 MJ.kg-1, celui de l’éthanol vaut 26,8 MJ.kg-1, celui du dihydrogène vaut 120 MJ.kg-1.
Un chalumeau portatif fonctionne avec des cartouches de butane contenant chacune 190 g de gaz liquéfié.
-En vous aidant des données ci-dessus, calculer l’énergie libérée par la combustion complète du contenu d’une cartouche.
- Un chalumeau consommant la même masse de méthane produirait-il moins , autant ou davantage d’énergie que le chalumeau ci-dessus ? Pourquoi ?
Objectif : Mettre en relation l’énergie interne et l’échauffement d’un système.
Lorsque la température d’un solide ou d’un liquide ou même d’un gaz baisse ou augmente, alors l’énergie interne de ce solide ou de ce liquide baisse ou augmente d’une valeur Q donnée par la relation :
Q=m x C x (Tf – Ti)
Q est la quantité d’énergie interne gagnée ou perdue par le système en Joule (J) ; m est la masse de solide ou de liquide ou du gaz, en kilogramme (kg) ; C est la capacité thermique massique du solide ou du liquide en J.kg-1. K-1 ; Tf et Ti sont les températures finale et initiale exprimés en kelvin( K).
Conversion de température
De °C à K (K) = (°C) +273 3°C= (3+273)K = 276 K
De K à °C (°C) =(K) -273 100K = (100 – 273)°C = -173°C
1)On souhaite déterminer la durée nécessaire pour faire bouillir trois litre d’eau avec une plaque de cuisson de puissance 5,0 kW. a) Déterminer la masse en kg de 3,0 L d’eau sachant que la masse
volumique de l’eau ρ= 1000 kg.m-3= 1,000 kg.L-1. b) Déterminer l’énergie nécessaire pour amener 3,0 L d’eau de 20°C à 90°C, sachant que Ceau = 4180 J.kg-1. K-1. c) Quelle sera la durée nécessaire pour réaliser l’opération précédente à l’aide de la plaque de cuisson ?
2)Pour chauffer une chambre de volume 40 m3, on utilise un radiateur électrique. La pièce est à 14°C et on veut obtenir une température de 19°C. a) Sachant qu’un litre d’air a une masse de 0,00013 kg, calculer la masse d’air contenue dans la chambre. b) Quelle énergie thermique Q doit-on fournir pour amener la température de la pièce de 14°C à 19°C, On suppose que les échanges thermiques avec l’extérieur sont négligeables et on rappelle la valeur de la capacité thermique massique de l’air Cair
= 1003 J. kg-1.K-1.
Objectif : Calculer une valeur de force gravitationnelle.
Intensité de pesanteur : go = 9,8 N . kg-1
Objectif : Utiliser l’énergie libérée lors d’une combustion .Pour préparer un thé vert à la menthe, on souhaite faire bouillir un volume V=0,25L d’eau dans une théière en fonte. Le gaz de ville,
principalement constitué de méthane, est le combustible utilisé. L’énergie thermique libérée par la combustion d’une masse m gaz de gaz est donnée par la relation mgaz * Eth. On considère que cette énergie thermique sert dans son intégralité à chauffer l’ensemble eau+théière. L’expression de l’énergie thermique reçu par l’ensemble eau+ thière lorsque la température de cet ensemble passe de Ti à Tf est : (meau * Ceau + Ctheière)* (Tf –Ti)
1) Déterminer la masse meau d’eau à chauffer
2) Déterminer la masse minimale mgaz de gaz nécessaire , en considérant l’énergie libérée par la combustion du gaz est égale à l’énergie reçu par l’ensemble eau+théière, lorsqu’on porte l’eau de la température Ti=20°C à la température Tf = 85°C.
Données : ρeau = 1,0 kg.L-1, Eth = 55,6 kJ.g-1 ; Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1 ; Cthéière = 750J.°C-1.
Objectif : S’exercer à donner des noms aux molécules
Objectif : Déterminer l’interaction entre la Terre et la Lune
Extrait de Newton et la mécanique céleste, Jean Pierre Maury, Gallimard 1990 Dans la douceur d’une soirée d’automne, Newton rêve sous un pommier de Woolsthorpe, en regardant la Lune. Soudain, une pomme tombe sur la Terre. Et la Lune ? Elle n’a pas de support : pourquoi ne tombe-t-elle pas ? En un éclair, Newton « voit » la réponse : elle tombe !…La lune tombe vers la Terre. Sinon….
Données :
Masse de la Terre ; M terre = 5,98 x 10 24 kg
Masse de la Lune ; M lune = 7,35 x 10 22 kg
Rayon de la Terre ; R terre = 6,38 x 10 3 km Rayon de la Lune ; R lune = 1,74 x 10 3 km
Distance du centre de la Terre au centre de la Lune : 3,80 x 10 5 km
Constante gravitationnelle : G= 6,67 x 10 11 N.m2.kg-2 Questions.
1) Quelle serait la trajectoire de la Lune si elle n’était soumise à aucune force ?
2) Quelle est cette force , quels sont ses caractéristiques (direction, sens, point d’application) ? 3) Donner l’expression littérale de cette force en indiquant la signification de chaque terme.
4) Calculer la valeur de cette force.
5) Représenter la Lune décrivant un cercle autour de la Terre.
6) Décrire le mouvement du centre de la Lune dans le référentiel géocentrique.
7) Représenter la force exercée par la Terre sur la Lune.
Objectif : Déterminer la structure d’un alcool .
Objectif : Déterminer une longueur d’onde . Les niveaux d’énergie de l’atome
d’hélium sont donnés sur le diagramme ci-contre.
1) Quelle est la longueur d’onde dans le vide du rayonnement émis lors de la transition du niveau 1s3d au niveau 1s2p ?
2) Voici le spectre d’émission de l’hélium. La raie présente dans le spectre correspond- elle bien à celle trouvée dans la question 1 ?
Documents
Objectif : Savoir utiliser un tableau d’avancement.
On mélange une solution de vitamine C (C6H8O6) et une solution de diiode( I2). A l’état initial, les quantités de matières introduites sont ni(C6H8O6)=6,0.10-2 mmol et ni( I2)=1,0.10-1 mmol. La réaction qui se produit a pour équation :
C6H8O6 (aq) + I2 (aq) C6H8O6 (aq) + 2 I-(aq) + 2 H+ (aq) La seule espèce colorée ici est le diiode I2, de couleur orange.
1) Vérifier que les lois de conservation sont respectées au cours de cette transformation chimique.
2) Construire le tableau d’avancement.
3) Exploiter le tableau d’avancement pour répondre aux questions suivantes : a) Quel est le réactif limitant ?
b) Quelle est la valeur de l’avancement final xf ?
c) Quelles sont les quantités de matière des différents réactifs et produits présents dans l ‘état final ?
4) Quelle est la couleur du mélange , à l’état final ?
Objectif : Confirmer la présence de sodium dans une lampe.
Objectif : Déterminer la masse de dioxyde de carbone produite par une voiture.
L’essence utilisée comme carburant dans les voitures est essentiellement constituée d’alcanes de formule brute C8 H18.
1) En supposant que la combustion des alcanes dans le moteur est complète, écrire son équation.
2) Justifier , en analysant chaque case, que le tableau d’avancement présenté ci-dessous est correct si le dioxygène est en excès.
3) Un véhicule consomme en moyenne V=7,0L d’essence au 100km. Sachant que le dioxygène est en excès, déterminer, pour 1km parcouru, la masse de dioxyde de carbone rejetée dans l’atmosphère.
Donnée : ρ essence = 750 g.L-1. Réponse partielle m(CO2) = 1,6 x 102g
Objectif : Etudier les actions qui s’exercent sur un électron.
Données :
Constante gravitationnelle : G= 6,67 x 10 11 N.m2.kg-2
Charge de l’électron : qe =-e = -1,60.10-19 C ; Masse de l’électron : me = 9,11.10-31 kg Masse d’un nucléon : mn = 1,67.10-27kg
Objectif : Analyser la constitution et le fonctionnement d’une pile.
L’électrode d’argent est la borne positive de la pile dont le schéma est représenté ci-contre.
1) Reproduire le schéma et
compléter la légende à propos du sens du courant, de celui des électrons, de la cathode et de l’anode.
2) Quels sont les couples
oxydant/réducteur mis en jeu ? 3) A quelle électrode se produit :
a) l’oxydation ; b) La réduction.
