Vous avez choisi d’aller en 1ère S,
et vous
préféreriez avoir votre bac dans 2 ans plutôt que de passer 5 ans à Doisneau sans
réussir à
décrocher un diplôme ? Alors
vous avez
devant vous les 2 mois d’été pour revoir et consolider vos connaissances de 2de.
En 1ère S, le
rythme des
cours est très rapide, et les profs n’ont pas le temps de
faire de
rappels : si vous
n’avez pas
acquis les bases du programme de 2de, vous
allez tout
simplement être
« largué » dès
les cinq
premières
minutes de
cours, et
ensuite ce sera mission
impossible pour raccrocher les wagons…
Pour réussir votre rentrée, prenez donc le temps de lire ce dossier !!!!
Soulignez ou surlignez les passages
importants, revoyez ce que
vous avez
oublié,
mémorisez les 8 formules
fondamentales, et entraînez- vous avec les exercices
corrigés… et ensuite, relisez tout ça la semaine avant la rentrée !
En vous
souhaitant une bonne étude ! et de bonnes vacances aussi
tout de
même !!!
Les professeurs de physique-chimie de 1ère S
1 Ce qui était (en fin de compte) important en
Seconde
Voilà la liste des chapitres de 2de importants pour la 1ère S : en cas de lacunes, reprenez votre cahier, relisez les parties du cours
correspondante s, et refaites les exercices
étudiés en
classe.
- Atomes et Molécules -
Normalement,
pas de
problème sur ces chapitres, qui reprennent en partie des
notions de
collège. Les représentations de Lewis et de Cram, ainsi que
la notion
d’isomérie, seront
intensément utilisées en 1ère S.
- La mole - Ce chapitre
contient quelques
formules dont il faut
impérativement maîtriser
l’utilisation, parce qu’elles sont à la base de tous les
calculs en
travaux pratiques.
-
Transformatio ns chimiques - Reprenant en grande partie des notions de collège, ce chapitre ne pose
normalement
pas de
problème... La partie sur les tableaux
d’avancement est à cheval sur la 2de et la 1ère S, mais comme les révisions en 1ère seront très rapides, vous
avez clairement intérêt à y jeter un œil.
- Pression et température Les notions de pression et de température doivent vous être familières ;
vous devez
connaître les principales
unités de
mesure de ces grandeurs, et vous devez être capable
d’expliquer leur origine à l’aide d’un modèle microscopique.
Vous devez
aussi être
capable
d’utiliser la loi
des gaz
parfaits, utile
dans de
nombreuses situations,
autant en
physique qu’en chimie.
- Mouvements et forces – L’étude des mouvements,
c’est la
mécanique, et c’est un thème très important autant en 1ère qu’en Tle. C’est pourquoi nous vous conseillons une relecture attentive des chapitres qui portent sur ces notions,
d’autant plus que c’est le
thème le plus
payant à
réviser, car le programme de
1ère S
commence justement par la mécanique !
2
Morceaux de Chimie
2.1 Quantité de matière et notion de mole
Pour dénombrer les entités chimiques
(atomes, ions, molécules, électrons, etc.) les chimistes et les biologistes utilisent la quantité de matière
exprimée en moles, notée en général par la lettre n. Une mole est un
paquet de
6,0221023 entités chimiques identiques.
Le nombre NA= 6,0221023mol-1 est appelé constante
d’Avogadro.
Une autre façon de dire la même chose consiste à écrire la formule liant le nombre
d’entités N à la quantité de matière n :
NA
n N
(1) N, qui est un nombre, n’a pas
d’unité ; pour permettre à n d’avoir l’unité mol, NAa l’unité mol-1.
________________
_______________E xercices
2.1.1 * Calculer le nombre de molécules d’eau contenues dans 5,00 mol d’eau.
2.1.2 ** À combien de moles
correspond une douzaine
d’œufs ?
2.2 Quantité de matière et masse
Masses molaires• La masse molaire
atomique d’un élément est égale à la masse d’une mole d’atomes de cet élément,
les atomes
étant dans les proportions isotopiques de l’état naturel.
Elle se note M et s’exprime en g.mol-1. On trouve sa valeur dans le tableau périodique.
• La masse molaire d’un composé
moléculaire ou ionique est la
somme des
masses
molaires des
éléments le constituant. On trouve souvent sa valeur sur les
flacons de
produits chimiques.
Relation entre quantité de matière, masse et
masse molaire La quantité de matière n d’une espèce est
égale au
quotient de sa masse m par sa masse molaire M :
M n m
(2) n est en mol, m en g et M en g.mol-1.
________________
_______________E xercices
2.2.1 * Calculer
la masse
molaire des cristaux de
sulfate de
cuivre
pentahydraté (CuSO4, 5H2O).
Comparer avec
la masse
molaire des cristaux de
sulfate de
cuivre anhydre.
2.2.2 * Quelle est la quantité de matière de fer contenue dans un clou de 8,0 g ? La quantité de matière serait-
elle la même dans un clou d’aluminium de même masse ? 2.2.3 * Calculer la quantité de matière
contenue dans un sucre de masse 4,0 g.
Donnée :
formule brute du saccharose : C12H22O11.
2.3 Quantité de matière et
concentratio n
molaire
Laconcentration molaire c d’une espèce
chimique en solution
correspond à la quantité de matière par unité de volume de solution :
V c n
Cette relation
permet de
calculer la quantité de matière n contenue dans une solution, si on connaît la concentration molaire c et le volume V de la solution:
n = c V
(3)
________________
_______________E xercices
2.3.1 Solution d’hydroxyde de sodium a. * Calculer la masse molaire de l’hydroxyde de sodium, de formule NaOH.
b. * Quelle est la quantité de matière
d’hydroxyde de sodium
contenue dans 50 mL d’une solution de concentration 0,20 mol.L-1? c. ** Quelle
masse de
cristaux a-t-il fallu dissoudre dans une fiole jaugée de 50
mL, pour
obtenir la
solution
précédente ? Décrire cette préparation.
2.3.2 Degré alcoolique Les boissons
alcoolisées contiennent de l’éthanol, de formule brute C2H6O, dont la densité par rapport à l’eau vaut 0,79.
La mention « 45° d’alcool » signifie que 100 mL de cette boisson
contiennent 45 mL d’éthanol.
a. *** Quelle est la masse d’éthanol
contenue dans 1,0 L d’une boisson à 12°
d’alcool ?
b. ** Quelle est la concentration
molaire en
éthanol ?
2.4 Quantité de matière et volume
Utilisation de la loi des gaz parfaits Un gazpeut être
considéré
comme parfait si la pression n’est pas trop élevée. On peut alors utiliser la loi des gaz parfaits :
P V = n R T (4) où R est la constante des gaz parfaits ; elle est égale à 8,314
Pa.m3.mol-1.K-1. On prendra bien
garde à
exprimer la pression P en pascal (Pa), le volume V en
mètre cube
(m3), la quantité de matière n en mole (mol) et la température T en kelvin (K)
(pour les
conversions
d’unité de
pression et de température, se reporter au paragraphe 3.6 p.7).
Cette relation
permet de
calculer la quantité de matière n d’un gaz si son
volume, sa
pression et sa
température sont connus :
RT n PV
Volume
molaire d’un gaz Le volume molaire d’un gaz, noté Vm, est
le volume
occupé par une mole de ce gaz.
Il s’exprime en L.mol-1 et
dépend des
conditions de température et de pression, tel qu’on peut le constater dans le Tableau 1 ci- dessous.
TAB. 1 – Valeurs du volume molaire d’un gaz, pour quelques valeurs
typiques de la température et de la pression (1bar = 105 Pa).
(°C) 0
P (bar) 1,013 Vm (L.mol-1) 22,4
Le volume
molaire est indépendant de la nature du gaz.
Pour une
température et une pression
donnée, on
obtient la valeur
du volume
molaire Vm à partir de la loi du gaz parfait,
en prenant n = 1 mol.
Relation entre quantité de matière et volume
d’un gaz La quantité de matière d’un gaz peut être déterminée si on connaît le
volume V
occupé par le gaz et son volume molaire Vm dans les conditions
étudiées :
Vm
n V
(5) où les volumes V et Vm doivent être mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression.
________________
_______________E xercices
2.4.1 Ballon sonde gonflé à l’hélium Le volume
d’hélium
contenu dans un ballon sonde est de 150 m3 sous la pression de 1,013 bar, à 20°C.
a. * Calculez la quantité de matière
contenue dans le ballon.
b. * Quel volume adopte l’enveloppe
souple du
ballon, à 1 000 m d’altitude, où la pression atmosphérique ne vaut plus que 0,886 bar ? 2.4.2 Produit d’entretien à base
d’ammoniac Certains produits d’entretien contiennent de l’ammoniac, dont l’odeur est caractéristique.
On trouve aussi, au rayon « bricolage » des grandes
surfaces, des solutions dites « solutions
commerciales d’ammoniac »,
dont la
concentration molaire est
environ 11
mol.L-1.
L’ammoniac, de formule NH3, est un gaz très soluble dans
l’eau. Sa
solubilité dans l’eau est de 1 000 L de gaz par litre d’eau à 0°C, et de 800 L à 20°C. La solution
obtenue après dissolution est très basique.
a. * Pourquoi ne faut-il pas respirer les vapeurs
d’ammoniac ? Aide : le corps
humain est
formé de 3/4 d’eau.
b. *** Calculez la concentration molaire d’une solution
aqueuse saturée
d’ammoniac à 0°C, sous 1,013 bar. On suppose que le volume de la solution aqueuse
correspond à celui de l’eau.
c. * Refaites le même calcul à 20°C.
d. * La solution commerciale est-elle saturée à 0°C ? À 20°C ?
2.5 Transformati on chimique
Description d’un système chimique Pourdécrire un
système
chimique, il faut préciser :
• Les conditions de température et de pression.
• La nature, la quantité de matière et l’état physique (s, g, l ou aq) des différentes espèces
chimiques en présence ;
Un système
subit une
transformation chimique si la nature et/ou la quantité de
matière des espèces
chimiques sont différentes entre l’état initial et l’état final.
Lors d’une
transformation chimique, certaines espèces chimiques
réagissent entre elles, ce sont les réactifs.
Les quantités de matière des réactifs
diminuent alors.
En revanche, les quantités de matière
d’autres espèces
augmentent : ce sont les produits. Une transformation chimique est modélisée par une réaction chimique.
Équation
d’une réaction chimique Une réaction
chimique peut être traduite
par une
équation.
Exemple : 2 H2 (g) + O2 (g) H2O (g)
Les coefficients placés devant chaque espèce chimique sont appelés
nombres
stœchiométriqu es. Ils doivent être ajustés de
manière à
respecter :
• la
conservation des éléments chimiques ;
• la
conservation de la charge électrique globale.
2.6 Évolution d’un
système
L’avancementpermet de
calculer les quantités de matière des produits et des réactifs restant au cours de la transformation chimique.
L’avancement se note x et s’exprime en moles (mol).
Exemple
complet On considère
l’attaque du métal zinc Zn en poudre par
les ions
hydrogène H+
(aq). La réaction s’accompagne du dégagement d’un gaz et de la disparition du métal.
• En présentant une allumette en sortie du tube à essais, on obtient un «
pop »
caractéristique
du dihydrogène H2 (g).
• En versant une solution d’hydroxyde de sodium à la fin de la réaction, on obtient un précipité blanc qui se redissout dans un excès
de soude,
caractéristique des ions zinc Zn2+(aq). Les réactifs sont le métal zinc et les ions
hydrogène ; les produits sont les ions zinc et le dihydrogène ; on peut alors écrire puis ajuster
l’équation chimique :
Zn (s) + 2 H+(aq)
Zn2+(aq)+ H2 (g)
Pour fixer les idées, disons que la réaction a été réalisée avec 1,0 g de métal zinc et 5,0 mL d’acide chlorhydrique (H+(aq) +Cl-(aq)) à 4,0 mol.L-1. Les quantités de matière en jeux au départ sont donc :
Zn Zn
Zn M
n m
= 0, 015 mol nH+ = c V
= 0,020 mol On dresse alors un tableau d’avancement :
Equation : Zn Zn2+(aq)+ H2 (g)
EI x = 0 0,015 0,020 E
C x 0,015
– x 0,020 – 2 x
EF x=
xmax
0,005 0
Notion de
réactif
limitant La réaction s’arrête lorsque l’un des
réactifs a
disparu : c’est le réactif limitant. Pour déterminer le réactif limitant, on utilise le tableau ci- dessus
décrivant
l’évolution du système. Un accroissement de
l’avancement est envisagé jusqu’à ce que la quantité de matière de l’un des réactifs devienne nulle.
Dans l’exemple ci-dessus, la quantité de matière d’acide nH+= 0,020 – 2x s’annule lorsque xmax= 0,010 mol, alors que la quantité de matière de zinc (0,015 – xmax = 0,005 mol) est positive.
Conclusion : la valeur
maximale de l’avancement est xmax = 0, 010 mol, et le
réactif limitant est le zinc.
________________
_______________E xercices
2.6.1
Synthèse du chlorure
d’hydrogène Le chlorure d’hydrogène HCl (g) est un gaz très soluble dans l’eau ; la solution
aqueuse
obtenue suite à cette
dissolution est l’acide
chlorhydrique (H+(aq) + Cl-(aq)).
La synthèse
directe du
chlorure directe est possible, quoique très coûteuse. Elle permet
d’obtenir un produit très pur, selon l’équation :
H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g)
a. * On
mélange 10
moles de
dihydrogène et 8 moles de dichlore. Quel est le réactif limitant ?
b. * Dresser un tableau
d’avancement.
c. * Quelle est la composition
du mélange
après réaction ? d. *** Aux États-Unis, on
prépare 250 000 tonnes par an de gaz selon ce procédé.
Quelles masses de chlore et de dihydrogène sont
nécessaires ?
2.6.2 La
nitroglycérine La
nitroglycérine est un explosif,
de formule
C3H5N3O9,
découvert en 1846 par le chimiste italien Ascanio
Sobrero. Elle entre dans la composition de la dynamite, inventée en 1866 par le suédois Alfred Nobel, dont la fortune
accumulée
grâce à
l’industrie des explosifs
finance encore les prix Nobel décernés
chaque année.
Le pouvoir
destructeur de la nitroglycérine est dû au fait
qu’elle se
décompose, sous l’effet d’un choc ou d’une élévation de température, en libérant une grande quantité de gaz à température et pression
élevées, selon
l’équation chimi que :
..C3H5N3O9 (s)
..CO2(g)
+..H2O (g)+..N2 (g)
+..O2 (g)
a. * Ajustez les nombres
stœchiométriqu es de cette équation
chimique.
b. *** Calculez la quantité de matière de gaz libérée par la décomposition de 1 kg de nitroglycérine.
c. ** En
supposant que l’explosion de 1
kg de
nitroglycérine se produise
dans un
récipient de volume 1 m3 et
que la
température des gaz soit de 1 000°C, quelle
serait la
pression dans le récipient ? Commenter la valeur trouvée.
2.7 La chimie organique
Plus de 7 millions de moléculesorganiques sont dénombrées actuellement !
La chimie
organique est la
chimie des
composés du
carbone : toutes les substances organiques contiennent l’élément
carbone. En
plus de
l’élément
carbone C, les substances organiques contiennent principalement de l’hydrogène H, et parfois de l’oxygène O, ou de l’azote N.
Tétravalence du carbone La répartition électronique de
l’atome de
carbone (Z = 6) est (K)2(L)4. Il possède donc 4 électrons sur sa couche externe.
Afin de
respecter la règle de l’octet, c’est-à-dire pour acquérir une structure
électronique externe à 8 électrons (celle du gaz noble le plus proche, le néon Ne), un
atome de
carbone établit
4 doublets
liants. L’atome de carbone est dit tétravalent.
La géométrie des molécules organiques La géométrie des molécules organiques
dépend du
nombre
d’atomes liés à
l’atome de
carbone :
- Si le carbone est lié à quatre atomes, avec quatre liaisons simples, alors il est au centre d’un tétraèdre, la molécule n’est pas plane.
Exemple :
éthane C2H6. - Si le carbone est lié à trois atomes, avec deux liaisons simples et une liaison double, alors il est au centre d’un triangle, la molécule est plane.
Exemple :
éthène C2H4. - Si le carbone est lié à deux atomes, avec une liaison simple et une liaison triple, alors il est au centre d’un segment, la molécule est linéaire.
Exemple :
éthyne C2H2
________________
_______________E xercices
2.7.1 L’alcool de bois Le méthanol était jadis obtenu par distillation du
bois. Sa
consommation provoque un état d’ébriété, mais aussi un
très grave
empoisonneme nt chronique. Sa formule brute est CH4O.
a. * Établir la
formule de
Lewis de la molécule.
b. * Préciser la géométrie
autour de
l’atome de
carbone.
2.7.2 Le PVC Le polychlorure de vinyle, noté PVC en abrégé, est une matière plastique très utilisée. Il est obtenu à partir du chlorure de
vinyle, de
formule brute C2H3Cl.
a. * Établir la
formule de
Lewis de la molécule.
b. * Préciser la géométrie
autour de
l’atome de
carbone.
3
Morceaux de
Physique
3.1
L’interaction gravitationn elle
L’interaction gravitationnelle est la force qui s’exerce entre tous les corps possédant une masse. Elle est aussi appelée attraction
universelle, ce dernier terme moins correct que le premier ayant
l’avantage de
mettre en
lumière le fait que la force s’exerce entre tous les corps de masse non nulle. Cette interaction est toujours
attractive. Sa
portée est
infinie, car
même si
l’intensité est divisée par quatre lorsque la distance double, elle ne devient
mathématique ment jamais nulle.
Définition rigoureuse Deux corps, de masses mAet mB,
séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre des forces, toujours attractives, de même valeur F :
d2
m Gm F A B
(6)
avec G =
6,67.10-11
N.m2.kg-2 pour la constante de gravitation universelle.
En ce qui concerne les unités, F est en newton (N), m en kilogramme (kg) et d en
mètre (m).
L’unité de la constante de gravitation universelle G
peut être
retrouvée à l’aide de la formule et des
unités des
autres
variables. Les deux forces attractives, celle due à l’objet A et s’exerçant sur l’objet B, et celle due à l’objet B et s’exerçant sur l’objet A, sont
de même
valeur, de
même droite d’action, mais
de sens
opposés.
Comme
conséquence, il
faut se
convaincre que la force exercée par la Terre sur un homme, et celle exercée par un homme sur la Terre, sont égales.
________________
_______________E xercices
3.1.1 *
Propositions Corrigez les phrases
fausses.
a. L’interaction gravitationnelle est toujours répulsive.
b. L’interaction gravitationnelle due au Soleil a une portée ne dépassant pas les limites du système
solaire.
c. L’interaction gravitationnelle est à l’origine du mouvement des astres.
3.1.2 * Analyse
dimensionnell e Retrouvez l’unité de la constante de gravitation universelle G.
3.1.3 Atome d’hydrogène Dans l’atome d’hydrogène, l’électron se trouve à environ 50 pm (pm = picomètre = 10-
15 m) du proton.
a. * Recherchez la masse du
proton et de l’électron.
b. ** Donnez les
caractéristiques
des forces
d’interaction gravitationnelle s s’exerçant entre le proton et l’électron.
3.2 Vitesse d’un point d’un mobile
La vitesse moyenne La vitessemoyenne d’un point mobile est
égale au
quotient de la longueur l du chemin
parcouru, par la durée t du parcours :
v t
(7) ________________
_______________E xercices
3.2.1 Calculs de vitesses moyennes a. ** Le satellite Spot décrit une trajectoire
circulaire de rayon 7 212 km pendant une durée égale à 1 h 42 min.
Calculez sa vitesse
moyenne en m.s-1 puis en km.h-1.
b. *** La vitesse
moyenne d’un tour de circuit lors d’un Grand Prix de Formule 1 est de 192 km/h. La durée d’un tour est de 1 min 32 s.
Quelle est la longueur du circuit ?
3.3 Poids d’un corps
L’attraction gravitationnelle de la Terre s’exerce surtoutes les
particules,
atomes ou
molécules, constituant un corps.
L’ensemble de ces actions mécaniques est modélisé par leur résultante, qui constitue le poids du corps.
Les
caractéristiques du poids sont :
• son point d’application, le centre de gravité ;
• sa direction, la verticale du lieu ;
• son sens, vers le bas ;
• sa valeur P = mg,
(8) avec P en newton (N),m la
masse en
kilogramme (kg), et g l’intensité de la pesanteur, en
newton par kilogramme (N.kg-1). La valeur de g dépend de la latitude et de l’altitude du lieu où on se trouve.
En France, au niveau de la mer, on prend g
= 9, 81 N.kg-1. Le poids d’un
corps est
représenté par un vecteur, le vecteur poids P, vertical, descendant, appliqué au
centre de
gravité, et de longueur
proportionnelle à P.
________________
_______________E xercices
3.3.1
Construction des pyramides Pour construire les pyramides, les Égyptiens ont sans doute
utilisé la
technique du plan incliné, schématisée ci- dessous. Nous
allons ici
justifier de l’intérêt de ce procédé. On prendra = 10°
pour
l’inclinaison du plan incliné.
a. * Un bloc de pierre cubique, de 1 m de côté, a une masse de 2 500 kg.
Calculez son poids. Combien d’hommes, exerçant
chacun une
force de 800 N, seraient
nécessaires pour le soulever
?
b. *** On considère le bloc de pierre immobile sur le plan incliné.
Quelles forces agissent sur
lui ?
Représentez un schéma des forces.
c. *** Des rouleaux de bois, intercalés entre le bloc de pierre et le plan incliné, rendent les frottements négligeables.
Pour maintenir le bloc en équilibre, on
exerce une
force F
parallèle au plan incliné, suivant la ligne de plus grande pente.
Représentez les différentes forces exercées alors sur le bloc.
d. *** Projetez le poids suivant la direction parallèle à la surface du plan incliné. Quelle est la valeur de
cette
composante (en
cas de
problème mathématique avec les sinus,
faire une
mesure sur un
schéma à
l’échelle au lieu du calcul) ? e. ** Quelle doit être la valeur minimale de la force F pour que le bloc monte le long du plan incliné ? Quel est le nombre
d’hommes nécessaires pour cela ?
3.4 Les
effets des forces
Lorsqu’une force agit sur un corps, elle peut le déformer, le
mettre en
mouvement ou modifier son mouvement.
________________
_______________E xercices
3.4.1 Fakir en équilibre Un fakir, de masse 60 kg, est au
repos en
position
horizontale sur
des clous
verticaux d’égales longueurs, fichés dans une planche.
a. *
Schématisez la situation en représentant le fakir par un parallélépipède rectangle, et représentez la résultante des
forces de
pesanteur et des forces de contact qui s’exercent sur le fakir.
b. ** La
planche
comporte 6 000 clous
régulièrement répartis. En supposant que chaque clou exerce sur la peau du fakir la même force pressante, calculez la valeur de cette dernière.
c. ** En
estimant à 0,2 mm2 la surface de la pointe
d’un clou,
calculer la valeur de la pression
exercée par le clou sur la peau du fakir. On rappelle que la pression P (en pascal Pa) peut être définie
comme le
rapport de la force pressante F (en newton N) sur la surface de contact S (en mètre carré m2) : P = F/S.
d. ** Calculez la pression
exercée par une planche sans clou sur le fakir
couché, en
estimant à 0,6 m2la surface de contact.
Comparez cette valeur avec celle trouvée précédemment.
e. ** Pour améliorer le confort du fakir, vaut-il mieux augmenter ou diminuer le
nombre de
clous de sa planche ?
3.5 Principe d’inertie
Depuis Aristote (384-322 av. J.- C.), on pensait qu’une force était nécessaire pour maintenir constante la vitesse d’un mobile. Ce n’est qu’à la fin du XVIe siècle que Galilée émit l’hypothèse que le mouvement d’un mobilepouvait se
perpétuer en l’absence de force. Newton reformula cette idée, et elle est désormais
connue sous le
nom de
principe
d’inertie ou première loi de Newton.
Lorsqu’un solide est soumis à des forces qui
se compensent, le solide est soit immobile, soit en mouvement rectiligne
uniforme.
Réciproquement , si un solide est immobile ou s’il
possède un
mouvement rectiligne
uniforme, alors la somme des
forces qui
s’exercent sur le solide est le vecteur nul.
Les référentiels dans lesquels le principe
d’inertie est applicable sont appelés
référentiels galiléens.
________________
_______________E xercices
3.5.1 Palet de curling Le centre d’inertie d’un palet lancé sur une surface de glace lisse et horizontale, évolue pendant quelques
instants en ligne droite et à vitesse
constante.
a. * La somme des forces qui s’exercent sur le palet est-elle constante ? nulle ? Justifiez la réponse.
b. * Schématise z la situation et les forces qui
s’exercent sur le palet.
3.5.2
Référentiels Dans un train
roulant à
vitesse
constante sur
une voie
horizontale et rectiligne,
Lucien observe sa canette de boisson posée sur la tablette horizontale rabattue devant lui : il constate qu’elle reste immobile par rapport au train.
a. * Quelle est la nature du mouvement de la boîte dans le référentiel terrestre ? dans celui du train ? b. * Faire le bilan des forces s’exerçant sur la canette dans le référentiel train.
c. * Quelle est la relation entre les forces agissant sur la canette ?
d. * Lucien regarde dans la direction et le
sens de
déplacement du train.
Brusquement, il voit la canette glisser sur la gauche. Quelle conclusion doit- il tirer de cette observation à
propos du
mouvement du train ?
3.6 Pression et
température d’un gaz
Pourcomprendre ce que sont les
notions de
pression et de température, on peut faire appel à un modèle microscopique de la matière.
D’un point de vue
microscopique, un gaz est un ensemble de particules
(molécules ou atomes)
éloignées les unes des autres et qui se déplacent à très grande vitesse.
Alors, la
température est reliée au degré d’agitation des particules : plus la température augmente, plus les particules se déplacent
rapidement.
Quant à la pression, elle
est la
conséquence
des chocs
exercés par les particules sur
les parois
qu’elles rencontrent.
Si on refroidit progressivemen t un récipient contenant un
gaz, on constate que la pression dans le récipient
diminue. Cette observation expérimentale peut
s’interpréter ainsi : quand la température diminue, les particules sont moins agitées, il y a donc moins de chocs contre les parois du récipient et la pression
diminue. Les scientifiques ont montré qu’à la température de - 273,15 °C, la pression dans le récipient
devient nulle : à cette
température, les particules de gaz ne bougent plus et il n’y a plus de chocs
contre les
parois. Cette température remarquable est le zéro absolu des
températures, il est impossible de descendre en dessous.
L’existence d’un zéro absolu
pour les
températures a conduit les scientifiques à introduire une nouvelle unité de mesure, le kelvin (K) tel que 0 K = - 273,15 °C. On
a donc la conversion T =
+ 273,15 si on note la température en
°C et T celle en K.
Quant à la pression, le pascal est son unité de mesure internationale, mais on utilise très
couramment deux autres unités :
- le bar (bar) : 1 bar = 105 Pa
- l’atmosph ère : 1 atm = 1,013 bar.
Sur Terre, la pression
atmosphérique moyenne est de 1 013 hPa = 1 013 mbar = 1,013 bar = 1 atm.
Conclusion
Ces éléments
ont comme
défaut de n’être qu’une suite de sujets figés, suite de lignes et de définitions qu’il vous faut
encore et
encore apprendre, admettre, et rabacher. Toute autre sera ce que vous allez découvrir dans
l’année : des thèmes
d’activités et de travaux
pratiques entièrement nouveaux, des parties
entièrement inconnues ! Une nouvelle étape
dans votre
formation
scientifique va se présenter à vous ; et par avance, nous vous souhaitons en cela bonne chance, et le plus de plaisir possible à la découverte de nouveaux
domaines.
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___Solutions des exercices 2.1.1 NH2O = 3,0111023
molécules 2.1.2 n = 1,9910-23 mol MCuSO4 = 159,6 g.mol-1 2.2.1 MCuSO4,5H20
= 249,6 g.mol-1 MCuSO4 = 159,6 g.mol-1 2.2.2 nFe = 0,14 mol
Non 2.2.3 nC12H22O11e
=0,012 mol 2.3.1 a. MNaOH
= 40,0 g.mol-1 b. nNaOH
= 0,010 mol c. mNaOH
= 0,4 g ; revoir protocole
dissolution 2.3.2 a. VC2H6O
= 120 mL ; mC2H6O = 95 g b. nC2H6O
= 0,21 mol ; cC2H6O = 0,21 mol.L-1
2.4.1 a. nHe = 6,15 103 mol b. V = 169 m3 (le ballon se dilate)
2.4.2 a.
L’ammoniac pourrait passer dans le sang.
b. cNH3
= 44,6 mol.L-1 c. cNH3 = 32,8 mol.L-1 d. Non ; non.
2.6.1 a. Le dichlore
b.
Equation : H
2 HCl (g)
EI x = 0 10 E
C X 10 – x
EF x=
xmax
2
c. nH2 = 2 mol ; nHCl = 16 mol
d. nHClformé
= 6,85.109 mol ; xmax = 3,42.109 mol
donc nH2initial = 3,42.109 mol, et mH2 = 6 850 tonnes
et nCl2initial = 3,42.109 mol, et mCl2 = 243 150 tonnes
2.6.2 a.
2 C3H5N3O9 (s) 6 CO2 (g)+ 5 H2O(g)
+ 3 N2 g)+ ½ O2 g)
b. nC3H5N3O9initial= 4,41 mol donc xmax= 2,20 mol c. nCO2f + nH2Of + nN2f + nO2f = ngaz totalformé= 31,9 mol
d. P = 3,38.105 Pa > 3 fois la pression
atmosphérique 2.7.1 a.
H
b.
Tétraédrique HCO H H
2.7.2 a. H H b. Plane C=C
H Cl
3.1.1
a. L’interaction gravitationnelle est toujours attractive
b. L’interaction gravitationnelle due au Soleil a une portée qui dépasse les limites du système
solaire.
3.1.3 a. mp = 1,6710-27 kg ; me = 9,1110-31 kg
b. Force d’attraction dirigée suivant la droite qui relie le centre du proton et le
centre de
l’électron, de valeur F = 4,0610-41 N 3.3.1 a. P = 25 000 N ; 32 hommes b.
F
plan incliné/bloc
F
Terre/bloc
c.
F
rondins/blo c
F
hommes/bloc =F
F
Terre/bloc
d. P sin = 4 340 N
e. F = 4 340 N ; 6 hommes
3.4.1
F
pointes/fakir
a.
F
Terre/fakir
b. Fclou = 0,1 N c. P = 500 000 Pa
d. P’ = 1 000 Pa ; 500 fois plus petit que P e. Augmenter le
nombre de
clous 3.5.1 a. F
sol/palet
b. Oui (mouvement
rectiligne uniforme)
F
Terre/palet
3.5.2 a. F
Terre/canette et F
tablette/canette
b. Dans le référentiel terrestre : mouvement rectiligne
uniforme ; dans celui du train : immobile c. Elles se compensent (principe d’inertie).
d. Le train tourne vers la droite.
