c. - SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE-CHIMIE APPLIQUÉES

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c. - SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE-CHIMIE APPLIQUÉES

I. OBJECTIFS DU PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUES ET PHYSIQUE-CHIMIE APPLIQUÉES

L a finalité d e I'enseignement d e la physique e t d e la chimie dispense aux élèves d e la spécialité « Génie d e s matériaux » e n série STI, est d e leur donner u n e méthodologie q u i conduise a u développement d e leur esprit scientifique, condition indispensable pour leur permettre d e poursuivre des études et d'avoir une activité professionnelle équilibrée.

Les prérequis correspondent aux connaissances d u premier cycle d u second degré e t d u tronc c o m m u n d e l a c l a s s e d e s e c o n d e g é n é r a l e e t technologique.

L e s contenus sur lesquels s'appuie la formation e n physique e t chimie ont été choisis :

- pour assurer les bases d'une solide formation générale;

- pour donner les concepts e t les connaissances spécifiques néces- saires à une bonne compréhension des enseignements technologiques et plus patticulièrement des propriétés des matériaux.

Cettains alinéas du programme ou des commentaires et instructions sont précédés d u mot rappel, leurs contenus ont été traités dans les classes précédentes mais leur importance est telle qu'elle nécessite u n rappel dans la formation de première et terminale.

L'ordre adopté pour la rédaction d e s programmes n'est pss impératif pour sori enseignement.

La proposition de pondération horaire présentée ci-dessous n'est qu'indicative, elle n e s e veut etre qu'une aide à I'établissement d e la progression annuelle :

Chimie : 6 0 % ; Physique : 40 %.

Les travaux pratiques seront effectués e n étroite relation avec le tours.

11s seront une aide importante à la compréhension des notions théoriques d u programme. Il est conseillé de les regrouper en séances de deux heures par quinzaine.

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I l . PROGRAMME

c.1. - CHIMIE

1. Rappel de la classe de seconde PROGWIMME 1.1. A t o m e s , molécules, ions, radicaux:

- L a liaison covalente - Règle d e I'octet.

- Représentation de Lewis des molécules.

- Notion sur la classification des éléments.

- N o m b r e d'Avogadro, moles, masses molaires - v o l u m e molaire d e s gaz.

- Equation-bilan d'une réaction chimique.

- Etude quantitative d'une réaction chimique.

1.2. Chafne carbonée des hydrocarbures, tétravalence du carbone:

- Liaison simple, double.

- Isomérie d e constitution.

- Isomérie spatiale Z-E.

- Combustion complète et incomplète d'alcanes, pétroles, exemple d e réaction de polymérisation par addition (polyéthylène, polychlorure de vinyle, polystyrène).

1.3. Solutions - Caractérisation d'ions

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques

Pour les connaissances e t savoir-faire s e reporter a u BOEN, numéro hors série d u 2 4 septembre 1992, tome I.

2 . Strutture d e l a matière

~ ^PROGRAMME

- Liaisons intermoléculaires - Liaison hydrogène.

- Edifices cristallins parfaits :

édifices cristallins covalents - Définition, exemples, édifices ioniques - Définition, exemples,

édifices métalliques - Systèmes CC, CFC, HC.

- Principaux défauts : définitions.

- Notion d e macromolécuie:

e définition d'un motif monomère, définition d'un polymère, e définition d'un copolymère,

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définition d e molécules linéaires, ramifiées, réticulées,

définition d e la masse molaire moyenne e n nombre,

notion qualitative d e polydispersité,

notion d e stéréochimie -Tacticité ; représentation des différents cas.

- Etat a m o r p h e - Etat cristallin - Gas d e s verres.

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques - Connaitre I'existence d e la liaison hydrogène.

- Citer d e s exemples d e propriétés physiques e n relation avec I'existence d e la liaison hydrogène (eau, alcools, polyamides).

- Reconnaitre sur u n schéma, u n modèle, les systèmes C - C C - CFC - H C ( e x e m p l e s d u chlorure d e s o d i u m , d e s fers (Y e t y, d u d i a m a n t , d u graphite).

- Définir u n cristal parfait.

- Définir u n défaut ponctuel : linéaire,

plan.

- Donner les principales définitions relatives aux macromolécules : . monomère, polymère, degré d e polymérisation, motif répétitif (sur des exemples de macromolécules linéaires, de silicates) ;

e types d e macromolécules : linéaire, ramifiée, réticulée,

m a s s e molaire m o y e n n e , d é f i n i e camme n A ( A é t a n t l a m a s s e molaire d u motif répétitif),

0 strutture isotactique ( à reconnaitre sur u n e représentation zig zag), copolymères (notion : existence d e plusieurs types d e motifs).

- Température de transition vitreuse, température de ramollissement : à reconnaitre à partir d e courbe d e variation d e g r a n d e u r s p h y s i q u e s e n fonction de la température.

- Définir et savoir mesurer une masse volumique.

3. Les solutions aqueuses

PROGRAMME - Réactions acido-basiques :

. pH. Définition,

. couple acide/base : définition selon Branstedt.

- Réaction d'oxvdoréduction :

définition de I'oxydation, de la réduction, couple oxydoréducteur,

potentiel standard : définition,

piles - prévision des réactions à intensité nulle, phénomène de corrosion - notions qualitatives, oxydoréduction par voie sèche,

application des réactions d'oxydoréduction : - aux g é n é r a l i t é s sur l a métallurgie,

- aux propriétés chimiques générales des métaux.

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- Connaitre la définition d u pH. Savoir utiliser la formule.

- Connaitre la définition d'un couple acide/base (selon Branstedt).

- Savoir définir la constante d'équilibre acide/base, Ka, ainsi que le p K a e t utiliser tette d o n n é e p o u r comparer l e s d i f f é r e n t s acides e t bases faibles.

- Ecrire I'équation d e la réaction entre acides e t bases dans le cas d e m o n o b a s e s e t d e m o n o a c i d e s forts e t d e l'acide sulfurique (considéré camme u n diacide fort).

- Savoir utiliser la formule CAVA = CBVB (ou CAVA = ~CBVB dans le cas d e l'acide sulfurique) e n relation avec les travaux pratiques.

- Connaitre la définition d e I'oxydation et d e la réduction.

- Savoir écrire u n e demi-équation rédox dans d e s cas simples : M"+/M, H30+/H2, CR1 O7 -/Cr3+, M n 0q/Mn2+.

- S a v o i r classer les couples r e d o x c o n n a i s s a n t les potentiels s t a n - dards.

- Savoir prévoir u n e réaction bilan e n milieu acide, connaissant les potentiels standards à pH = 0 (voir tables). Savoir écrire I'équation bilan correspondante.

- Savoir prévoir la polarité d'une pile connaissant les potentiels standards (exemple de la pile Daniell).

- Savoir que la corrosion est u n phénomène électrochimique.

- Connaitre les principaux matériaux susceptibles d e se corroder.

- Connaitre les grandes méthodes d e lutte contre la corrosion (revete- ment imperméable, protection anodique, choix d e certains alliages).

- Savoir écrire des équations d'oxydoréduction par voie sèche : e I'oxydant étant le dioxygène dans les cas d e N a , Al, F e , S , NH3,

dans le cas d e réactions importantes dans l'industrie (réduction d e s oxydes d e fer par CO, d e I'alumine par voie électrochimique).

4. Thermodynamique

PROGRAMME

- Température : Echelle Kelvin, Echelle Celsius, mesure d e s tempéra- tures.

- Dilatations, définitions, cmff icients thermoélastiques relatifs aux solides, liquides et gaz - application aux matériaux d u programme.

- Dilatation d e s gaz parfaits : Equation d'état, généralisation d e la notion d'équation d'état.

- Aspects énergétiques :

transfert d'énergie sous forme d e chaleur : conséquences - enthalpie thermique massique,

changement d e phase d'un corps pur, enthalpie massique d e change-

ment d e phase - application aux matériaux,

variation d'enthalpie a u tours d'une réaction chimique.

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- D i a g r a m m e d e p h a s e b i n a i r e i s o b a r e , différents t y p e s d e dia- grammes:

cas des mélanges complètement miscibles o u n o n miscibles, points spécifiques,

mélanges eutectiques, mélanges azéotropiques.

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques Connaitre la formule T = 0 + 273.

Connaitre I'existence des dilatations linéique et volumique.

1 e-e0 Connaitre e t savoir utiliser I'expression X = - ~

eo e - 0 0 Savoir que le retrait e s t u n cas particulier d e la dilatation Connaitre les conséquences pratiques d e la dilatation des gaz Connaitre la définition d e I'enthalpie thermique massique à pression constante C p = AH/mAO.

- Savoir lire u n diagramme d e changement d e phase d'un corps pur n e comportant qu'une seule variété allotropique.

- Savoir interpréter u n diagramme binaire isobare (composition massique) : dans le cas d e la n o n miscibilité reconnaitre les points caractéristiques (existence de mélange entectique et de composés chimiquement définis) ; connaitre ét savoir utiliser la règle des moments ; savoir déterminer la composition molaire d'un composé chimiquement défini. Cette étude sera faite sur les exemples ci-après :

diagramme plomb - étain,

. diagramme fer - carbone simplifié, diagramme silice - alumine simplifié.

5. Cinétique chimique

PROGRAMME

- Définition d e la vitesse d e formation d'une espèce chimique.

- Influente d e la température (étude qualitative).

- Catalyseur; définition.

Connaissances scientifiques et savoir-faire:

- Connaitre la définition d'une vitesse moyenne d e réaction entre deux dates tl e t t 2 .

- Connaitre d e s exemples d e vitesse d e réactions lentes, moyennes, rapides.

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6. Chimie organique et application aux polymères PROGRA MME - Etude d e fonctions:

alcool, phénol, amine, formol,

acides carboxyliques et fonctions dérivées (chlorures, esters, amides).

- Applications :

polyesters thermoplastiques, thermodurcissables : polyméthacrylate de méthyle,

phénoplastes,

polyamides ; existence de liaisons hydrogène et conséquences, matériaux composites (exemples).

- Mise e n ceuvre des réactions d e polymérisation - Notions.

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques associés - Connaitre:

la réaction d'estérification (réactifs : alcool, acide),

la réaction d'alkylation d e s phénols (exemple d e la réaction phénol- formol),

les propriétés basiques d e s amines - la réaction entre les amines e t les chlorures d'acide.

- Savoir écrire e t utiliser les types d e réactions ci-dessus dans le cas d e s exemples d e s polymères d u programme ; seuls les bilans seront de- mandés.

- Connaitre les matériaux composites cités ci-dessous : matériaux fibreux : polyesters chargés d e fibres d e Verre, matériaux particulaires : polymères chargés d e silice o u d e tale.

c.2. - PHYSIQUE

1. Vibrations - Propagation - Ondes - Optique PROGRAMME

- M i s e e n é v i d e n c e expérimentale d e l a propagation d ' u n signal : célérité.

- Etude expérimentale de phénomènes vibratoires entretenus et de leur propagation : longueur d'onde.

- Réflexion, réfraction, indice de réfraction, dispersion de la lumière.

- Formation des images - lentilles.

- Radiations lumineuses : infrarouge. Ultraviolet, visible.

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Connaissances scientifiques e t savoir-faire théoriques - Enoncer la définition de la longueur d'onde.

- Savoir ! a relation A = c T .

- Connaitre I'ordre d e grandeur d e la vitesse d e propagation d e la lumière dans l e vide, d e celle d u sori dans I'air.

- Enoncer les lois d e Descartes.

- Appliquer la relation A = c T pour calculer une longueur d'onde, une vitesse de propagation.

- Tracer le trajet géométrique d ' u n r a y o n lumineux dans le cas d e la réflexion e t dans le cas d e la réfraction.

- Tracer l'allure d u trajet d'un rayon lumineux s e propageant dans une fibre optique multimodes.

- Tracer t e trajet d ' u n f a i s c e a u l u m i n e u x à t r a v e r s u n e lentijje, et construire I'image d'un point objet.

- Savoir utiliser les formules d e conjugaison et d e grandissement:

l/P + l/P' = l/f r=-p'/p

2. Electricité

2.7. Lois générales d e I'électricité e n c o u r a n t continu

PROGRA MME

- Lois relatives aux r é s e a u x : lois d e s mailles, d e s nceuds, loi d'ohm pour u n dipole. Analyse générale d'un circuit.

- Sources d e tension, sources d e courant.

- P u i s s a n c e électrique recue o u fournie p a r u n dipole, loi d e J o u l e p o u r u n e résistance, bilan d e s puissances p o u r u n dipole contenant u n électromoteur.

- Condensateurs : capacité, association d e condensateurs : énergie électrostatique stockée dans u n condensateur W = 1/2 CV2.

- Champ électrique uniforme entre les armatures d'un condensateur plan. F o r c e subie p a r u n e charge électrique p l a c é e dans u n c h a m p élec- trique.

Connaissances scientificyues et savoir-faire théoriques - Enoncer:

la définition d e I'intensité d'un courant (i = Aq/At), l a loi d e s mailles, l a loi d e s nceuds,

les lois d'association des résistances (pour les résistances montées

e n parallèle o n s e limite à Rb," = (R, R2)/(R1 + R2) dans l e cas d e deux résistances quelconques. (R6,, = Wn dans le cas d e n résistances égales).

- Enoncer la loi d'ohm pour une résistance o u u n dipole actif linéaire, écrite respectivement, soit avec la convention récepteur, soit avec la convention g é n é r a t e u r .

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- Représenter le schéma d e montage des appareils d e mesure (volt- mètre, ampèremètre, ohmmètre).

- Respecter les conditions d e sécurité :

mise e n service d e l'alimentation après vérification d u montage, c o u p u r e d e l'alimentation avant toute intervention manuelle dans l e circuit.

- Appliquer l a loi d'ohm, l a loi d e s n c e u d s e t l a loi d e s mailles à d e s circuits linéaires très simples contenant d e s dipoles actifs e t passifs ; expri- mer e n particulier la tension aux b o r n e s d ' u n générateur e n charge, d ' u n récepteur traversé par un courant.

- Identifier un diviseur de tension : connaitre le protocole permettant de calculer la tension utile.

- Donner le résultat d'un calcul avec u n nombre de chiffres significatifs compatible avec celui d e l a d o n n é e u t i l e l a moins précise.

tional_

- - nents.

- - -

Citer I'unité d'énergie e t I'unité d e puissance d u Système Interna- Citer I'expression générale d e la puissance électrique

Relier puissance et énergie dans le cas d e régimes continus perma- Citer la loi d e Joule pour u n e résistance.

Exploiter les expressions W = Pt, P = UI, W = Ri2t.

Calculer la limitation en tension ou en courant d'une résistance connue pour laquelle la puissance maximale dissipable est connue.

- Effectuer u n bilan d e puissance dans u n circuit simple.

- Connaitre la relation entre champ, tension aux bornes d'un condensateur et capacité :

soit s o u s l a f o r m e q, = C(v, - va),

. soit s o u s la f o r m e q = CV, avec u n dessin :

- Citer I'unité d e capacité.

- Donner I'ordre d e grandeur des capacités des condensateurs COU- ramment rencontrés.

Donner I'expression d e I'énergie électrostatique stockée dans

u n condensateur: W = 1/2 CV.

- Ecrire les relations i = Aq/At = CAv/At.

2.2.

Electromagnétisme

PROGRAMME

- C h a m p magnétique. Mesure d e B à I'aide d'un capteur d e champ magnétique. Vecteur champ magnétique. Action d'un champ magnétique sur u n aimant. Visualisation des lignes de champ (spectres magnétiques).

- Les courants sources d e champ magnétique : proportionnalité (dans l'air) d u champ magnétique à I'intensité d u courant qui le crée ; expression d u module d u champ magnétique produit par u n solénoide infiniment long.

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- M i s e e n évidence d ' u n c h a m p magnétique p a r sori action sur u n faisceau d'électrons.

- Action d'un c h a m p magnétique uniforme sur u n élément d e circuit parcouru par u n courant : loi d e Laplace.

- Flux d u champ magnétique à travers une surface finie. Expression ’du flux dans le cas où la sutface est plane e t le champ uniforme. Règle d u flux maximal.

- Induction électromagnétique:

m i s e e n é v i d e n c e e x p é r i m e n t a l e d e l a fém i n d u i t e dans u n circuit fixe placé dans u n c h a m p m a g n é t i q u e variable e t dans u n circuit que l ' o n fait tourner o u que l'on déforme dans u n c h a m p magnétique indépendant d u temps,

. expression d e la fém induite, loi d e Faraday;

courant induit, loi qualitative d e Lenz.

- A u t o - i n d u c t i o n ; i n d u c t a n c e p r o p r e d ' u n circuit. E n e r g i e électro- m a g n é t i q u e e m m a g a s i n é e dans u n circuit p a r c o u r u p a r u n c o u r a n t : w=1/2 Ll2.

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques

- Définir une ligne d e champ, u n champ magnétique uniforme.

- Citer I'unité d e champ magnétique.

- Dessiner le spectre d'un aimant permanent (droit et e n « U a,).

- Savoir déterminer la direction d e E3 e n u n point à par-tir d'un spectre.

- Savoir qu'il y a proportionnalité, dans I'air, entre le module d u champ magnétiquè et I'intensité d u courant qui le crée : B = K I (En relation avec les acquis d u programme de seconde).

- Donner la direction, le sens et le module d u champ magnétique dans u n solénoide très allongé.

- Orienter le c h a m p B produit p a r le courant traversant u n e bobine suivant le sens d u courant dans I'enroulement.

- Calculer le module d u champ magnétique créé par u n solénolde très allongé, la formule faisant partie des données.

- Citer u n dispositif utilisant l a déviation magnétique d ' u n faisceau d'électrons.

- Enoncer la loi d e Laplace.

- Citer a u moins u n dispositif usuel o ù u n e f o r c e e s t o b t e n u e p a r action dkrn champ magnétique sur u n conducteur parcouru par u n courant.

- Appliquer une règle d'orientation.

- Déterminer les caractéristiques d'une force électromagnétique pour u n e portion rectiligne d e circuit.

- Ecrire I'expression d u flux d'un champ magnétique uniforme à travers une surface plane limitée.

- Citer I'unité d e flux magnétique.

- Calculer le flux à travers u n e spire (B uniforme).

- Citer les expressions d e la loi d e F a r a d a y (1 emoy I = I AWAt I).

- Citer deux causes d ' i n d u c t i o n d ' u n e fém dans u n circuit:

variation d e I'intensité d u champ magnétique e n fonction d u temps;

rotation o u déformation d u circuit dans u n c h a m p magnétique constant.

- Citer une application du phénomène d'induction électrique : machines électriques, courants de Foucault.

- Enoncer la loi d e Lenz.

- Appliquer la loi d e Lenz pour trouver le sens d'un courant induit dans des cas simples.

- Calculer la fém induite :

dans u n e spire fixe p l a c é e dans u n c h a m p variable dont o n connait I'expression e n fonction d u temps ;

dans u n e s p i r e q u i tourne dans u n c h a m p fixe.

- Connaitre la formule (@ = L i) définissant I'inductance d'un circuit.

- Connaitre I'unité d'inductance.

- Connaitre la formule donnant I'expression de la fém d'auto-induction.

- Dessiner le modèle équivalent d'une bobine idéale :

v=_e=L_!!

dt - Connaitre I'expression d e I'énergie W = I/2 Li'.

- Ecrire I'expression de la tension aux bornes d'une bobine réelle, avec la convention récepteur.

2.3. Régimes sinusoioaux

PROGRA MME

- Caractéristiques générales des grandeurs périodiques : période, fré- quence, valeur instantanée, valeur moyenne, valeur efficace.

- Application aux régimes sinuso'idaux : pulsation, valeurs efficaces de I'intensité et de la tension.

- Représentation algébrique d'une grandeur sinuso'idale. Vecteur d e Fresnel associé.

- Dipoles linéaires élémentaires e n r é g i m e sinuso'idal : Loi d'ohm, impédance, admittance. Association de dipoles. Résonance.

- Puissance e n régime sinusoidal. Puissance instantanée, puissance attive, puissance apparente. Facteur de puissance.

- Déterminer, sur le graphe d'une fonction sinuso'idale, I'amplitude, la période, la phase à l'origine.

- Savoir qu'une fonction sinuso'idale a une valeur moyenne nulle.

- Connaitre la relation entre I'amplitude ( o u valeur maximale) d'une fonction sinusoidale et sa valeur efficace.

- Connaitre les caractéristiques d u vecteur d e Fresnel associé à une grandeur sinuso'idale.

1 0 2

1 0 2 103103

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- Caractériser le déphasage (avance o u retard) entre deux fonctions sinuso'idales synchrones (à I'examen la fonction sinus sera utilisée).

- Effectuer la somme d e grandeurs sinuso'idales d e meme fréquence en utilisant la méthode de Fresnel.

- Définir I'impédance Z d'un dipole.

- Connaitre I'unité d'impédance.

- C o n n a i t r e I'expression d e I ' i m p é d a n c e d ' u n e résistance, d ' u n condensateur parfait, d'une bobine parfaite.

- E n o n c e r l a c o n d i t i o n d e r é s o n a n c e d ' u n circuit R , L , C série:

LW = 1 /CO.

- Déterminer, p a r u n e méthode graphique, I'impédance d'un dipole

« R C a>, « R L », « R L C » d e strutture série.

- Définir a u moyen d'une formule:

la puissance instantanée p = pi,

la puissance moyenne P o u puissance attive.

2.4. Milieux ferro ou ferrimagnétiques PROGRA MME - Vecteur excitation magnétique H.

- Courbes d'aimantation. Hystéresis. Champ magnétique rémanent.

Excitation coercitive.

- Circuits magnétiques d e section constante, sans, e t avec entrefer.

Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques

- Citer I'unité d e champ magnétique B et celle d e I'excitation magnéti- que H .

- Citer l a relation entre I'excitation m a g n é t i q u e e t l e c h a m p magné- tique.

- Représenter I'allure d'une courbe d e première aimantation.

- D e s s i n e r u n c y c l e d'hystéresis: y r e p é r e r l a position d u c h a m p rémanent et de I'excitation coercitive.

- Représenter I'allure d'un cycle d'hystéresis d'un matériau d o u x e t d'un matériau dur.

3. Energétique

PROGRA MME 3.7. L e s différentes formes d e I'énergie

3.2. Transformations de I'énergie et conservation globale Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques

- Citer I'unité d'énergie

- Enoncer la formule donnant le travail d'une force d'intensité constante dont le point d'application s e déplace selon s a direction.

Io4

- Enoncer la formule donnant le travail d'un moment constant tournant autour d'un axe fixe.

couple d e forces d e - Enoncer la formule exprimant la puissance

couple d e forces.

d'une force ou d'un - Appliquer les formules donnant le travail et la puissance d'une force o u d'un couple.

- Calculer le transfert de chaleur subi par u n corps dont la température varie, la formule étant donnée.

- Effectuer le bilan énergétique de différents convertisseurs.

Ill. COMMENTAIRES

Introduction

L e d é c o u p a g e d u p r o g r a m m e d e chimie autour d e g r a n d s t h è m e s (strutture de la matière, acidobasicité et oxydoréduction, thermodynamique, cinétique chimique, chimie des polymères) vient favoriser u n enseignement qui privilégie I'aspect transmatériaux. Ceci implique la nécessité d'illustrer ces thèmes par d e s exemples concrets consacrés à I'étude d e s différents matériaux et en particulier à la comparaison de leurs propriétés respectives.

Le programme de physique relève de la meme logique. O n I'illustrera en présentant les propriétés optiques, électriques, magnétiques des matériaux usuels.

PARTIE 1 DES COMMENTAIRES

INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES

c.1. - ^CHIMIE

1. Rappel du programme de la classe de seconde

1.1. Atomes, molécules, ions, radicaux:

- L a liaison covalente - Règle d e I'octet.

- Représentation de Lewis des molécules.

- Notion sur la classification des éléments.

- Nombre d'Avogadro, moles, masses molaires - volume molaire d e s gaz.

- Equation-bilan d'une réaction chimique.

- Etude quantitative d'une réaction chimique.

105 105

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7.2. Chaine carbonée des hydrocarbures, tétravalence du carbone:

- Liaison simple, double.

- Isomérie d e constitution.

- Isomérie spatiale Z-E.

- Combustion complète et incomplète d'alcanes, pétroles, exemple d e réaction de polymérisation par addition (polyéthylène, polychlorure de vinyle, polystyrène).

1.3. Solutions - Caractérisation d'ions lnstructions et commentaires

P o u r les instructions e t commentaires s e reporter a u BOEN, numéro hors série d u 2 4 septembre 1992, tome I.

2 . Strutture d e l a m a t i è r e Rappel du programme

- Liaisons intermoléculaires - Liaison hydrogène.

- Edifices cristallins pat-faits :

édifices cristallins covalents - Définition, exemples, édifices ioniques - Définition, exemples,

édifices métalliques - Systèmes CC, CFC, HC.

- Principaux défauts : définitions.

- Notion d e macromolécule : . définition d'un motif monomère, . définition d'un polymère,

définition d'un copolymère,

définition d e molécules linéaires, ramifiées, réticulées,

définition d e la masse molaire moyenne e n nombre,

notion qualitative d e polydispersité,

notion d e stéréochimie -Tacticité ; représentation des différents cas.

- Etat a m o r p h e - Etat cristallin - Gas d e s verres.

Instructions et commentaires

- L a liaison hydrogène n e sera pss traitée e n tant que telle. Elle sera présentée e n relation avec les propriétés physiques (0 E, . ..). Les exemples cités seront I'eau, les alcools, les nylons, les silice-aluminates.

- Edifices cristallins : les e x e m p l e s seront choisis dans les domaines des : matières plastiques, (citer le cas d u PE), des céramiques, des métaux et alliages surtout.

- O n s e limitera à l a notion d e maille conventionnelle ; l a notion d e motif est hors programme.

- Pour les défauts o n s e limitera :

aux défauts ponctuels: lacunes e t interstices, aux défauts linéaires: dislocation,

aux défauts plans: joints d e grains, macles.

lo6 lo6

- Pour les macromolécules I'étude sera faite à I'aide d e schémas o u d e modèles. C e paragraphe porte essentiellement sur les matières plastiques. Par extension d e s acquis, o n présentera les silicates dont la strutture n'est pss abordée par ailleurs.

- U n a s p e c t i m p o r t a n t d e c e p a r a g r a p h e e s t l a l i a i s o n entre l e s propriétés et la strutture des différents matériaux (propriétés mécaniques, électriques, thermiques).

3. Les solutions aqueuses Rappel du Programme

- Réaction acido-basiques : pH. Définition,

couple acide/base : définition selon Branstedt.

- Réaction d'oxydoréduction :

définition de I'oxydation, de la réduction, couple oxydoréducteur,

potentiel standard : définition,

piles - prévision des réactions à intensité nulle, phénomène de corrosion - notions qualitatives, oxydoréduction par voie sèche,

application des réactions d'oxydoréduction : - aux g é n é r a l i t é s sur l a métallurgie,

- aux propriétés chimiques générales des métaux.

Instructions et commentaires Réactions acide-base :

- Aucun calcul d e pH n e s e r a d e m a n d é sauf dans le cas d e s monoa- cides et monobases forts.

- Couples acide-base. C e chapitre sera l'occasion d e présenter des équilibres chimiques d e facon simple, qualitative, par des exemples :

autoprolyte d e I'eau, définition d e Ke,

couples acide-base faibles, définition d e K a , pKa.

- Les réactions acide-base seront étudiées dans le cas d'un acide fort et d'une base forte. L e dosage correspondant fera I'objet d e travaux pratiques.

- Par extension des acquis, o n présentera le cas d e quelques oxydes acides o u b a s i q u e s : Al2 03*, S i 02*, C02, CaO, Na2O...

* (en relation avec la métallurgie d e I'aluminium, l'industrie des céra- miques).

Réactions d'oxydoréduction :

- L'action entre les m é t a u x e t les acides sera présente ici.

- La notion de potentiel standard sera présentée expérimentalement.

- L a formule d e NERNST n'est pss a u programme.

- Les demi-réactions relatives aux couples redox seront équilibrées e n considérant la conservation des charges, d e la matière.

107 107

(8)

- L a notion d e nombre d'oxydation pourra simples (justification d e la nomenclature Fer Il) questions à l'examen.

etre présentée dans des cas m a i s n e fera pss I'objet d e - Lors d e I'étude d e s piles, d e s réalisations commerciales seront pré- s e n t é e s . L e s b o r n e s + e t - s e r o n t identifiées e n f o n c t i o n d u sens d u courant.

- Les phénomènes d'électrolyse serunt présentés e n relation avec les piles. Les applications importantes seront données (métallurgie, purification électrochimique des métaux...).

L'électrolyse n e fera pss I'objet d e questions à l'examen.

- L a corrosion sera présentée simplement. L'importance d e I'électro- chimie sera évoquée (existence d e piles due :

à la présence d'impuretés dans u n métal, aux hétérogénéités d e strutture,

à la présence d e solution aqueuse ionique à la surface d'un métal)

( L e cas particulier d e l a protection p a r électrode sacrificielle s e r a signalé).

- Dosages redox (voir travaux pratiques).

- Les réactions d'oxydoréduction par voie sèche seront l'occasion d e prendre connaissance d e réactions importantes dans l'industrie (métallurgie d u fer, élaboration des céramiques).

4. Thermodynamique Rappel de Programme

- Température: Echelle Kelvin, Echelle Celsius, m e s u r e d e s tempéra- tures.

- Dilatations, définitions, ccefficients thermoélastiques relatifs aux solides, liquides e t gaz - application aux matériaux d u programme.

- Dilatation d e s gaz parfaits: E q u a t i o n d'état, généralisation d e l a notion d'équation d'état.

- Aspects énergétiques:

transfert d'énergie sous forme d e chaleur : conséquences - enthalpie thermique massique,

changement d e phase d'un corps pur, enthalpie massique d e change-

ment d e phase - application aux matériaux,

variation d'enthalpie a u tours d'une réaction chimique.

- D i a g r a m m e d e p h a s e b i n a i r e i s o b a r e , différents t y p e s d e dia- grammes:

cas des mélanges complètement miscibles o u n o n miscibles, points spécifiques,

mélanges eutectiques, mélanges azéotropiques.

- L e s contenus d e c e p a r a g r a p h e sont nécessaires à l a b o n n e com- préhension des enseignements technologiques. 11s doivent etre traités simplement en limitant I'aspect calculatoire.

loa loa

- Les élèves n'ont pss à connaitre d e valeurs numériques par cceur, c'est I'ordre de grandeur qui est important.

- Il est souhaitable d'entrainer les élèves à utiliser des graphiques du type ( I - lo)/10 = f (0).

- La dilatation volumique sera traitée qualitativement, c'est I'existence d u phénomène qui importe.

O n insistera sur les ordres d e grandeurs des valeurs des ccEfficients d e dilatation d e solides, liquides e t gaz.

- O n évoquera les applications suivantes : assemblage d e différents matériaux, résistance a u choc thermique retrait d'une pièce.

- L'équation d'état f (PVT) d'un gaz parfait, P V = nRT sera présentée, utilisée, m a i s n e fera pss I'objet d e questions à l'examen.

- Les gaz présents dans les fours d'élaboration des céramiques pour- ront etre choisis camme exemples d'étude d e s gaz.

O n insistera sur les conséquences pratiques de la dilatation des gaz lors d e la mise e n ceuvre des matériaux.

- Des ordres de grandeur de valeur Cp seront donnés pour différents matériaux (plastiques, métaux, alliages, céramiques) et pour I'eau.

- Il e s t conseillé d e choisir I ' e a u camme e x e m p l e d ' é t u d e d e diagramme d e changement d e phase d'un corps pur (on n e considérera que la variété d e giace I).

- Dans le cas d e s d i a g r a m m e s binaires isobares o n s e limitera aux transformations liquide-solide.

Cette étude sera faite dans d e s cas limités soit d e mélanges complète- ment miscibles e n toute proportion, soit d e mélanges n o n miscibles, et dans le cas de mélanges en équilibres. Cet enseignement sera une base pour les études plus appliquées et complexes des enseignements technologiques.

- Une construction d e diagramme binaire sera faite e n travaux pratiques.

Les mélanges azéotropiques n e sont pss a u programme d e l'examen.

- L a variation d'enthalpie a u tours d'une réaction chimique sera étu- diée dans le cas d e réaction d e combustion e n relation avec les enseignements p r o f e s s i o n n e l s . C e sujet p o u r r a aussi d o n n e r lieu à d e s travaux pratiques de calorimétrie (réactions acide-base...).

5. Cinétique chimique Rappel d e programme

- Définition d e la vitesse d e formation d'une espèce chimique.

- Influente d e la température (étude qualitative).

- Catalyseur ; définition.

- Il e s t s o u h a i t a b l e que les élèves c o n n a i s s e n t l a différence entre vitesse moyenne et vitesse instantanée.

109 109

(9)

- D e s calculs d e vitesses

variation, d u nombre d e modes pourraient etre faits à partir d e courbes d e en relation avec I'enseignement d'un constituant en fonction du temps, ceci

des mathématiques.

- L e s amorceurs seront définis dans le cas d e I'élaboration d e s poly- mères par polymérisation par addition.

6. Chimie organique et application aux poiymères Rappel d e programme

- Etude d e fonctions:

alcool, phénol, amine, formol,

acides carboxyliques et fonctions dérivées (chlorures, esters, amides).

- Applications:

polyesters thermoplastiques, thermodurcissables, polyméthacrylate de méthyle,

phénoplastes,

polyamides; existence de liaisons hydrogène et conséquences, matériaux composites (exemples).

- Mise e n ceuvre des réactions d e polymérisation - Nations. >

L'étude des fonctions e n chimie organique sera limitée aux réactions:

- qui sont caractéristiques d e ces fonctions;

- q u i interviennent dans l a préparation d e s p o l y m è r e s cités dans l e programme.

La mise en ceuvre des réactions de polymérisation ne fera pss I'objet de questions à I'examen et sera traitée très succinctement.

CL?. - PHYSIQUE

1. Vibrations - Propagation - Ondes - Optique Rappel de programme

- M i s e e n é v i d e n c e expérimentale d e l a p r o p a g a t i o n d ' u n signal : célérité.

- Etude expérimentale de phénomènes vibratoires entretenus et de leur propagation : longueur d'onde.

- Réflexion, réfraction, indice de réfraction, dispersion de la lumière.

- _Formation des images - lentilles.

- Radiations lumineuses : infrarouge. Ultraviolet, visible.

110 110

Diverses expériences permettent, en classe de première, de mesurer des célérités (d'ébranlements, d e rides capillaires, d e sons, etc.), soit directement e n suivant la propagation d'un front d'onde (c = AllAt), soit par l'application d e la formule h = CT.

Les émetteurs et récepteurs d'ultrasons à 4 0 KHz, très répandus, permettent de rendre concrètes ces notions, en faisant pratiquer aux élèves des mesures convaincantes à I'aide d u matériel dont ils disposent usuellement (générateurs BF, oscilloscopes).

Si l'on choisit tette manière d'opérer, o n fera remarquer aux élèves que les signaux électromagnétiques, eux, n'ont pss besoin d e support matériel pour se propager.

E n u t i l i s a n t u n demi c y l i n d r e d e plexiglas, o n d é t e r m i n e l ' i n d i c e

« moyen >> d e la lumière visible o u l'indice d u jaune, pour c e matériau. O n signale que les fibres optiques (particulièrement les fibres à saut d'indice) utilisent les lois d e la réflexion e t d e la réfraction. O n montre expérimentale- ment que la réflexion e t la réfraction sont d e s p h é n o m è n e s q u i affectent d'autres types d'ondes que les ondes lumineuses.

Les lentilles seront présentées en travaux pratiques.

Radiations lumineuses : il s'agit de notions qualitatives. On expliquera qu'un meme éclairement énergétique peut correspondre à des sensations lumineuses différentes si la composition spettrale d e la lumière n'est pss la meme. O n parlera d e I'absorption d e la lumière p a r les matériaux e n s e limitant à une présentation qualitative.

N.B. L e s trois p r e m i e r s a l i n é a s du p r o g r a m m e sont d e s rappels du programme de seconde.

2. Electricité

2.1. Lois générales d e I'électricité e n c o u r a n t continu Rappel d e programme

- Lois relatives aux r é s e a u x : lois d e s mailles, d e s nceuds, loi d'ohm pour u n dipole. Analyse générale d'un circuit.

- Sources de tension, sources de courant.

- Puissance électrique recue o u fournie p a r u n dipole, loi d e J o u l e p o u r u n e résistance, bilan d e s puissances p o u r u n dipole contenant u n électromoteur.

- Condensateurs : capacité, association de condensateurs : énergie électrostatique stockée dans u n condensateur W = 1/2 CV*.

- Champ électrique uniforme entre les armatures d'un condensateur plan. F o r c e subie p a r u n e charge électrique p l a c é e dans u n c h a m p élec- trique.

1 1 1 1 1 1

(10)

L'algébrisation des grandeurs électriques ne figure pss explicitement au programme de la classe de Seconde. C'est une opération qui doit apparaitre aux élèves d e première année d e c e baccalauréat camme simplifiant les raisonnements relatifs à I'électrocinétique ; elle doit etre mise e n ceuvre dans des cas simples, e n choisissant chaque fois que cela est possible, d e s sens tek que la majorité d e s grandeurs considérées soient positives. Sori intéret s e dégagera progressivement quand il apparaitra que sans elle, il faudrait, dans certains cas, multiplier les schémas o u les cas d e figure pour prendre e n compte la variation d'un paramètre.

Sans présenter d e théorie générale des réseaux maillés, le professeur attache d e l'importance à la mise e n équation d e circuits simples constitués a u plus d e deux mailles indépendantes.

L a notion d e capacité est introduite expérimentalement p a r utilisation d'un générateur de courant dont la théorie n'est pss à présenter au tours de la lecon correspondante. D e meme, si l'on utilise u n dispositif d e décharge automatique, le fonctionnement d e c e dernier n'a nullement à etre expliqué dans le détail : o n s e contente d'eri indiquer la fonction globale qui consiste à mettre le condensateur étudié en court circuit lorsque la tension de celui-ci atteint u n niveau déterminé. C e court circuit tesse dès

bornes d u condensateur est inférieure à u n certain seuil.que la tension aux O n a présent à I'esprit que le seul regroupement d e condensateurs couramment utilisé est le groupement e n parallèle.

Des condensateurs de 1 F associés à de petits moteurs à courant continu, permettent d e convertir plus d e 3 0 % d e I'énergie électrostatique que l'on peut_ y stacker e n énergie potentielle mécanique (mgh).

L a théorie e t les expériences électrostatiques sont, p o u r les élèves, difficilement reliées aux questions relevant d e I'électrocinétique. Centré sur I'électrocinétique, le programme exclut donc totalement les références à I'électrostatique classique pour n e conserver que les résultats essentiels d e la théorie d u c h a m p électrique. O n profite donc d e I'étude d e s condensateurs pour introduire, à propos d u modèle plan, laotion d e @amp électri- que uniforme, ainsi que les relations : A V = - E . A l e t F = q . E .

O n fait remarquer que l'animation d e I'écran d'un oscilloscope est une conséquence d e tette dernière relation. O n utilise à cet effet l'analogie entre champ électrique uniforme et champ de pesanteur uniforme.

N . EI. L e s deux premiers alinéas du programme sont d e s rappels du programma de seconde.

2.2. Electromagnétisme Rappel de programme

- ,Champ magnétique. Mesure d e B à I'aide d'un capteur d e c h a m p magnetrque. Vecteur chainp magnétique. Action d'un champ magnétique sur u n aimant. Visualisation des lignes de champ (spectres magnétiques).

- Les courants sources d e champ magnétique : proportionnalité (dans l'air) du champ magnétique à I'intensité du courant qui le crée; expression d u module d u champ magnétique produit par u n solénoide infiniment long.

112 112

- Mise en évidence d'un champ faisceau d'électrons.

- Action d'un champ magnétique

magnétique p a r sori action sur u n uniforme sur u n élément d e circuit parcouru par u n courant : loi d e Laplace.

- .Flux d u c h a m p m a g n é t i q u e à travers u n e surface limitée p a r u n contour orienté. Expression d u flux dans le cas o ù la surface est plane et le c h a m p uniforme. Règle d u flux maximal.

- Induction électromagnétique :

m i s e e n é v i d e n c e e x p é r i m e n t a l e d e l a fém i n d u i t e dans u n circuit fixe placé dans u n c h a m p m a g n é t i q u e variable e t dans u n circuit que l'on fait tourner o u que l'on déforme dans u n c h a m p magnétique indépendant d u temps,

expression d e la fém induite, loi d e Faraday ; courant induit, loi qualitative d e Lenz.

- Auto-induction ; i n d u c t a n c e p r o p r e d ' u n circuit. E n e r g i e électro- m a g n é t i q u e e m m a g a s i n é e dans u n circuit p a r c o u r u p a r u n c o u r a n t : w=1/2 Ll2.

Instructions et commentaires

O n fait r e m a r q u e r aux élèves que l e fonctionnement d e s machines électri- ques, camme celui d e s hauts p a r l e u r s , etc... constitue le c h a m p d'application d e s lois d e tette série d e lecons. C ' e s t c e q u i p e r m e t d ' a i l l e u r s d e donner a ces différentes lois l'illustration expérimentale qui e n fait ressortir le coté concret.

L e vecteur champ magnétique est noté 8, le vecteur excitation magnéti- que est note #. La théorie d u capteur utilisé (effet Hall, magnétorésistance...) n'est pss a u programme.

Le produit vectoriel ne fait pss partie d u programme de mathématiques, il n ' e s t donc pss utilisé.

L a règle d u flux maximal, présentée expérimentalement, est, destinee à faire a c q u é r i r aux élèves d e bons r é f l e x e s p h y s i q u e s susceptrbles d etre utili& par la suite pour comprendre par exemple l'origine d u couple électro- magnétique développé par les machines tournantes.

L e s élèves doivent savoir calculer la fém induite dans u n circuit (dans quelques cas très simples). 11s doivent pouvoir controler le signe d e la fém e n utilisant l a loi d e Lenz : il suffit p o u r c e l a d ' i m a g i n e r que l e circuit e s t fermé et qu'un courant induit est susceptible d e le parcourir.

E n I'absence d e milieu ferromagnétique, le flux à travers u n circuit est proportionnel à I'intensité i d u courant q u i parcourt c e dernier. Cette pro- priété reste vraie, dans la limite de saturation d u circuit magnétique pour des bobines à n o y a u ferro o u ferrimagnétique. O n montre à l'oscilloscope les effets d e la fém d'auto-induction qui prend naissance lorsque i varie.

O n avertit les élèves d e s risques que présente l'ouverture d'un circuit très inductif e t d e s précautions indispensables q u i doivent accompagner tette opération.

113 113

(11)

2.3. Régimes sinusoiaaux Rappel de programme

- Caractéristiques générales des grandeurs périodiques: période, fré- quence, valeur instantanée, valeur moyenne, valeur efficace.

- Application aux régimes sinuso'idaux : pulsation, valeurs efficaces d e I'intensité et de la tension.

- Représentation algébrique d'une grandeur sinuso'idale. Vecteur d e Fresnel associé.

- Dipoles linéaires é l é m e n t a i r e s e n r é g i m e sinuso'idal : Loi d'ohm, impédance, admittance. Association d e dipoles. Résonance.

- Puissance e n régime sinusoidal. Puissance instantanée, puissance attive, puissance apparente. Facteur de puissance.

O n met I'accent sur les appareils numériques qui, pour indiquer la valeur efficace X d'une grandeur x(t), suivent point par point la démarche mathéma- tique, à savoir: transformation d e la grandeur x(t) e n sori carré x'(t), puis élaboration d e la valeur x2 d e x2(t), e t enfin extraction d e la racine carrée d e x2.

On effectue la démonstration de I'expression donnant la valeur efficace d'une grandeur sinuso'idale d'amplitude donnée sans le formalisme d e I'inté- gration. On fait Observer que de nombreux appareils (numériques o u analogi- ques) donnent correctement les valeurs efficaces des grandeurs sinuso'idàles qui leur sont appliquées, alors qu'ils indiquent des valeurs erronées dans le cas d e grandeurs revetant d'autres formes. Ceci, parce qu'ils n e sont pss sensibles à la valeur efficace de la grandeur considérée mais à d'autres caractéristiques de tette grandeur.

O n p e u t é c r i r e l e s g r a n d e - v a r i a n t sinuso'_alement e n f o n c t i o n d u temps sous diverses formes : Ad 2 cos(ot + a), AV 2 sin(ot - b), etc. La phase d ' u n e telle g r a n d e u r e s t I ' a r g u m e n t d e l a f o n c t i o n sinusor'dale utilisée : (ot + a ) o u (ot - b ) selon le cas. L a phase origine est la valeur d e la phase lorsque la variable t est nulle: c'est (a) dans le premier cas, (b) dans I'autre.

Bien entendu, quand plusieurs grandeurs sinusoidales synchrones sont étudiées, o n choisit la meme écriture générale pour les décrire toutes, et e n général, la phase origine d e l'une d'elles, prise pour référence, est choisie nulle. Seules e n effet, les différences d e phase, o u déphasage sont impor- tants.

Bien qu'il soit possible d'effectuer d'autres choix cohérents, on prendra pour référence, lorsque la situation s'y pretera, la tension u = Ud 2 siri ot d u réseau. L'intensité s'écrit alors :

i = IvT sin(wt - cp), <p étant le déphasage (ou retard) d e i par rapport à u . O n relie qualitativement l a r é s o n a n c e e n électricité e t l a r é s o n a n c e mécanique.

O n montre I'intéret que revet, p o u r u n e installation, le fait d e présenter u n bori facteur d e puissance.

114 114

2.4. Milieux ferro ou ferrimagnétiques Rappel d e programme

- Vecteur excitation magnétique H.

- Courbes d'aimantation. Hystéresis. Champ magnétique rémanent.

Excitation coercitive.

- Circuits magnétiques d e section constante, sans, et avec entrefer.

Il s'agit d'acquérir le vocabulaire et les connaissances d e base sur les matériaux et circuits magnétiques afin d e fixer les propriétés fondamentales des vecteurs champ et excitation ainsi que les divers ordres d e grandeur d e champs magnétiques et d'excitations magnétiques. On attirera l'attention des élèves sur les qualités extremement différentes des matériaux magnétiques

« durs », camme c e u x qui constituent les aimants, e t celles d e s matériaux doux » camme ceux qui sont utilisés pour former les toles d e s transforma- teurs.

L'étude est avant tout expérimentale, aucune théorie n'est exigible d e s élèves.

3. Energétique Rappel d e programme

3.7. L e s différentes formes d e I'énergie

3.2. Transformations de Energie et conservation globale Instructions et commentaires

Cette partie s e p r e t e bien a u d é v e l o p p e m e n t d e s c o m p é t e n c e s d e s élèves. L e premier principe d e la thermodynamique pourra etre évoqué et utilisé à bori escient par les élèves (transfert d e chaleur...).

Les convertisseurs seront présentés camme des récepteurs ; leur étude phénoménologique n'est pss au programme. Les données nécessaires seront fournies aux élèves. L'objectif est d e savoir effectuer d e s bilans énergéti- ques.

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PARTIE 2 DES COMMENTAIRES ACTIVITÉS SUPPORTS :

TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE E T CHIMIE

Savoir-faire expérimentaux Techniques à connaitre

- Réalisation d'un montage e n chimie organique et utiliser des techniques de séparation.

- Exploitation d'une courbe : Calcul d'une vitesse moyenne et instanta- née dans le cas d'une estérification.

- Exploitation d'un spectre I-R.

- Caractérisation d'ions.

- Calorimétrie.

- Mesure des températures.

- Savoir donner le résultat d'une mesure avec u n nombre raisonnable de chiffres significatifs.

- Utilisation d e I'outil informatique p o u r la saisie e t le traitement d e données.

Appare& à savoir utiliser - Verrerie d e laboratoire.

- pHmètre.

- Conductimètre.

- Modèles moléculaires.

- Thermocouple, thermomètres.

- Banc d'optique et périphériques.

- ’Oscilloscope. Générateur basse fréquence.

- Multimètre (fonctions ampèremètre, voltmètre, ohmmètre).

- Wattmètre.

- Teslamètre.

- Luxmètre.

- Amplificateur opérationnel.

Thèmes d'études proposés

Laissés a u libre choix d u professeur; tette liste n'a rieri d'obligatoire o u d'exhaustif.

c.

1. - CHIMIE

- Conductimétrie appliquée à différents cas dont I'étude d e suspen- sions utilisées dans I'élaboration des céramiques.

116 116

- _Dosage acide fort, base forte : p a r pH métrie,

par utilisation d'indicateurs colorés.

- Dosage d'acide éthano'ique (la réaction principale CH3 COOH i OH- + CH3 COO- + H20 s e r a p r é s e n t é e camme u n e e x t e n s i o n d e l a reactron acide fon - base forte).

- Préparation de solutions de concentration connue.

- Dosage d'oxydoréduction (exemple proposé : dosage des ions Fe'+

p a r les ions MnO;) ( D o s a g e d e N i o u M n dans u n acre@

- Caracterisation d'ions (voir commentaires d u p r o g r a m m e d e s e - conde).

- Mesure de Cp.

- Mesure d'enthalpie de changement de phase.

- Mesure d'enthalpie d e réaction (selon le matériel présent a u lycée).

- Construction d'un diagramme binaire isobare.

- Mesure de masse volumique de solide et de liquide.

- Mesure de masse volumique apparente (cas des céramiques).

- Cinétique chimique (estérification ou autre).

- Modèles moléculaires.

- Préparation du polystyrène (polymérisation par addition).

- Polymérisation par condensation (phénoplastes, aminoplastes, polyamides, polyesters).

- Méthodes de séparation en chimie organique.

c . 2 . - PHYSIQUE

- Mesure de tension : application à I'utilisation d'un thermocouple.

- Tracé d'une caractéristique à l'oscilloscope.

- Etude d e s caractéristiques d'une grandeur vibratoire sinusodale à I'aide d'un oscilloscope alimenté par un générateur basse fréquence.

- Puissance fournie o u recue par u n dipole, par une méthode ampère- mètre - voltmètre o u (et) à I'aide d'un wattmètre.

- Réalisation d'un générateur d e courant à utiliser p o u r charger u n condensateur.

- Mesure de B à I'aide d'un teslamètre.

- Visualiser la fém induite dans une bobine à I'aide d'un oscilloscope.

- Etude d e la résonance e n intensité d'un circuit R L C série.

- Amplificateur opérationnel ; ces travaux pratiques seront l'occasion de présenter les grandes fonctions de I'électronique : amplificateur et sui- veur, comparateur.

- Cycle d'hystéresis.

- Lentilles convergentes : savoir former I'image d'un objet réel.

- Mesures d'indice de réfraction.

lieux:

Etude d e l a propagation d e s sons e t ultrasons dans différents mi-

1 1 7 1 1 7

(13)

PARTIE 3 DES COMMENTAIRES

PROPOSITION DE PONDÉRATION HORAIRE

La proposition pondérale donnée ci-dessous n'est qu'indicative. Elle est basée SUI des années scolaires d e 3 0 semaines.

L a chimie occupe 6 0 % d u temps soit e n v i r o n 9 0 h e u r e s sur l e s deux ans décomposés en :

$ 1 . : 8 h e u r e s ;

§ 2.: 1 5 heures ;

$3.: 2 0 heures ; 9 4 . : 2 2 h e u r e s ;

$j 5.: 5 heures ; ,96.: 20 heures.

L a p h y s i q u e occupe 4 0 % d u temps soit environ 6 0 h e u r e s p o u r les deux années :

$ 1 . : 5 h e u r e s ;

§ 2.1.: 1 0 heures ;

§ 2.2.: 1 5 heures ;

§ 2.3.-: 1 5 heures ;

$j 2 . 4 . : 5 heures ;

§ 3. : 10 heures.

' U n e r é p a r t i t i o n entre l e s classes d e p r e m i è r e e t t e r m i n a l e p e u t etre envisagée suivant le schéma suivant :

CLASSE DE PREMIÈRE Chimie :

01.: 8 h e u r e s ; 92.: 1 5 heures;

§ 3.: (début) Réactions acide-base : 5 heures ;

$j 4.: (début) Température - Dilatation - Gaz patfaits : 8 heures.

Physique:

9.1. : 5 heures;

§ 2.1.: 1 0 heures;

§ 2.2.: (début) Electromagnétisme (jusqu'à la loi de Laplace)

118 118

: 7 heures.

CLASSE TERMINALE Chimie :

§ 3.: (suite) Réactions d'oxydoréduction : 1 5 heures ;

§ 4.: (suite) Aspects énergétiques - Diagramme d e phase : 1 4 heures ;

§ 5 . : 5 h e u r e s ;

$j 6 . : 2 0 h e u r e s ; Physique:

§ 2.2.: (suite) : Flux - Induction - Auto-induction : 8 heures ;

§ 2.3.: 1 5 heures ;

§ 2 . 4 . : 5 h e u r e s ;

§ 3. : 10 heures.

N, B . A ces horaires s'ajoutent les horaires d e travaux pratiques.

119 119