Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer

Essentiel : 1)-  Changements d’état physique. 2)-  Changement d’état et corps pur moléculaire. 3)-  La réaction chimique : 4)-  Équation chimique : 5)-  L’énergie : 6)-  L’air : 7)-  La Combustion : 8)-  Vitesse de la lumière. 9)-  Poids d’un objet sur Terre : 10)-  Pression d’un gaz.

 

Essentiel :

 

1)-  Changements d’état physique. (Leçon)

 

-  La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état solide.

-  Pour les corps purs un changement d’état s’effectue à température constante, la température de changement d’état.

-  Ainsi, pour l’eau la vaporisation ou la liquéfaction de d’eau s’effectue à la température d’ébullition θ_éb = 100 ° C sous la pression atmosphérique.

►  Diagramme d’état de l’eau :

 

-  Point triple de l’eau :

-  Point du diagramme d’état de l’eau où coexistent les trois états : solide, liquide et gazeux de l’eau.

-  La pression P = 6,15 mbar

-  La température θ = 0,010 ° C)

►  Remarque :

-  La température d’ébullition de l’eau dépend de la pression.

-  Si la pression augmente, la température d’ébullition de l’eau augmente.

-  Ainsi pour une pression P = 5,0 bar,  la température d’ébullition θ_éb = 150 ° C (voir l’exploitation graphique suivante)

-  Pour une pression P = 123 mbar, la température d’ébullition θ_éb = 50 ° C

 

-  Unités : 1 bar ≈ 0,987  atm ≈ 1,00 x10⁵ Pa = 1000 hPa et 1 atm ≈1013 hPa

2)-  Changement d’état et corps pur moléculaire. (Leçon)

-  L’énergie thermique apportée à un corps pur moléculaire peut :

-  Provoquer une augmentation de la température avec rupture des interactions intermoléculaires et accroissement de l’agitation des molécules

-  Provoquer un changement d’état physique avec seulement rupture d’interaction intermoléculaires, la température restant constante.

-  Le changement d’état d’un corps pur, initialement liquide, en gaz nécessite un apport d’énergie.

-  Au cours d’un changement d’état physique, d’un composé moléculaire, il y a seulement  rupture d’interaction intermoléculaires, la température restant constante.

-  Les molécules ne sont pas affectées.

-  Si on chauffe un kilogramme d’eau à l’état solide, on obtiendra un kilogramme d’eau à l’état liquide, puis un kilogramme d’eau à l’état gazeux.

►  Les états de la matière.

-  L’état gazeux :

-  L’état gazeux est un état dispersé et désordonné.

-  Les molécules et les ions sont éloignés les uns des autres et se déplacent dans toutes les directions de façon désordonnée.

-  Les interactions entre les entités chimiques sont faibles.

 

-  L’état liquide :

-  L’état liquide est un état condensé et désordonné.

-  À l’état liquide, les entités chimiques sont les unes contre les autres et peuvent glisser les unes sur les autres.

-  Les entités chimiques sont en mouvement constant.

 

-  L’état solide :

-  L’état solide est un état condensé et ordonné.

-  Les particules dans la matière condensée sont soumises à des interactions attractives qui les maintiennent en contact les unes avec les autres, tandis que les interactions répulsives leur imposent des structures d’empilement.

 

 

 

-  Diagramme : On chauffe un morceau de glace pris à - 20 °C :

 

-  un transfert d'énergie sous forme de chaleur modifie l'énergie microscopique du système.

3)-  La réaction chimique :

a)-  Transformation chimique ou réaction chimique.

-  Une transformation chimique a lieu chaque fois qu’une nouvelle espèce chimique apparaît ou chaque fois qu’une nouvelle espèce chimique disparaît.

-  Au cours d’une transformation chimique : les espèces chimiques qui disparaissent sont appelées les réactifs et les espèces chimiques qui apparaissent sont appelées les produits.

-  On appelle état initial (E.I) du système chimique, l’état de ce système avant la transformation chimique.

-  On appelle état final (E.F) du système chimique, l’état de ce système lorsque la transformation chimique est terminée.

-  La transformation chimique permet le passage de l’état initial à l’état final.

b)-  Exemple 2 : Réaction entre la soude et la solution de sulfate de cuivre II.

c)-  Conclusion :

-  Lorsque l’évolution d’un système chimique s’accompagne de l’apparition de nouvelles espèces chimiques, le passage de l’état initial à l’état final est une transformation

 chimique.

4)-  Équation chimique :

a)-  Lois de conservation.

-  Conservation des éléments chimiques :

-  Au cours d’une réaction chimique, il y a conservation des éléments chimiques.

-  Les éléments présents dans les réactifs se retrouvent dans les produits.

-  Conservation de la charge : au cours d’une réaction chimique, la charge se conserve.

-  Conservation de la masse : (Lavoisier) :

- le chimiste français Lavoisier a montré que la masse des réactifs qui disparaissent est égale à la masse des produits qui apparaissent.

b)-  L’équation chimique :

-  L’équation chimique  est l’écriture symbolique d’une réaction chimique.

-  Par convention :

-  On écrit les formules des réactifs dans le membre gauche de l’équation chimique

-  On écrit les formules des produits dans le membre droit de l’équation chimique.

-  On sépare les deux membres de l’équation par une flèche.

c)-  Ajustement des nombres stœchiométriques.

-  Ajuster les nombres stœchiométriques d’une équation, c’est choisir ces nombres de manière à traduire la conservation de tous les éléments mis en œuvre.

-  Par convention, le nombre stœchiométrique se place devant la formule de l’espèce chimique.

-  Le nombre stœchiométrique 1 ne s’écrit pas

d)-  Exemple :

-  Le butane brûle dans le dioxygène pour donner du dioxyde de carbone et de l’eau

-  Tableau :

-  Le sulfate de cuivre II réagit avec la soude en donnant un précipité bleu d’hydroxyde de cuivre II.

5)-  L’énergie : (Leçon)

a)-  Introduction.

-  Tout ce qui vie fonctionne, évolue, nécessite de l'énergie.

-  Le concept d'énergie est un concept abstrait, très récent qui est employé aujourd'hui dans des domaines très variés qui dépassent le cadre de la mécanique classique.

-  Dans la vie de tous les jours, on entend parler de différents types d'énergie : 

- l'énergie électrique, l'énergie calorifique, l'énergie lumineuse, l'énergie mécanique. En conséquence, il existe différents types d'énergie.

-  D'autre part, on sait transformer une énergie en d'autres types énergies :

- l'énergie électrique peut être convertie en énergie lumineuse, en énergie calorifique, en énergie mécanique suivant le convertisseur utilisé.

b)-  Une définition :

-  Un système possède de l'énergie s'il est capable de produire des transformations telles que :

-  Élever la température d'un corps

-  Allumer une lampe

-  Mettre un objet en mouvement…. etc.

c)-  Les sources d'énergie.

-  Les sources fossiles : charbon, pétrole et gaz naturel

-  Les sources nucléaires : la principale est l'uranium : l'oxyde d'uranium U₂O.

-  Les sources renouvelables :

- le soleil (il est à l'origine de presque toutes les sources d'énergie sur terre),

- le vent (énergie éolienne),

- la géothermie (utilisation des réserves d'eau chaude :

- sous terre, la température augmente environ de 1°C lorsque l'on s'enfonce de 30 m),

- la biomasse (la matière vivante végétale et animale est susceptible de fournir de l'énergie :

- aliments, le bois, la fermentation).

d)-  Unités d'énergie.

-  L'unité légale d'énergie est le joule J. On utilise le kiloJoule et le mégajoule :

-  1 kJ = 1000 J et 1MJ = 10⁶ J.

-  équivalences :

-  La tonne équivalent pétrole : énergie libérée par la combustion d'une tonne de pétrole :

-  1 t.e.p = 4,2 x 10 ¹⁰ J

-  la tonne équivalent charbon : énergie libérée par la combustion d'une tonne de charbon :

-  1 t.e.c = 0,69 t.e.p

-  Le kilowatt. heure : énergie consommée par une machine de puissance 1000 watts qui fonctionne pendant une heure.

-  1 kW.h = 3,6 x 10 ⁶ J

-  L'électron-volt : énergie acquise par une particule chargée de charge égale à la charge élémentaire accélérée par une différence de potentiel de un volt.

-  1 eV = 1,6 x 10 ^{– 19} J

-  On utilise aussi le mégaélectron-volt (MeV) et le gigaélectron-volt (GeV).

6)-  L’air :

-  L’air est un mélange, constitué en volume, d’environ 80 % de diazote, N₂ et de 20 % de dioxygène, O₂.

-  L’air est donc un mélange de gaz dans les conditions normales.

-  La masse d’un litre d’air est d’environ 1,29 g à 0 ° C sous la pression atmosphérique (P = 1,013 hPa).

-  L’air peut être comprimé, détendu comme tous gaz.

-  On peut obtenir de l’air liquide.

7)-  La Combustion :

-  Une combustion nécessite un combustible et un comburant (le plus souvent le dioxygène de l’air).

-  Une combustion est une transformation chimique.

-  Exemple : combustion complète du butane :

2 C₄H_{10 (g)} +  13 O_{2 (g)}  → 8 CO_{2 (g)}  +  10 H₂O _(g)

-  La réaction de combustion nécessite du dioxygène.

-  Elle produit du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.

-  Lorsque l’apport en dioxygène est insuffisant, la combustion devient incomplète et  d’autres espèces chimiques peuvent se former :

- le carbone C (fine poudre noire)

-  Ou le monoxyde de carbone CO (gaz toxique).

-  Énergie libérée lors de la combustion : une combustion fournit de l’énergie thermique.

-  Les énergies thermiques molaires sont de l’ordre de 10³ à 10⁴ kJ / mol.

8)-  Vitesse de la lumière.

-  La lumière se propage en ligne droite dans tout milieu transparent homogène (comme l’air, l’eau et le vide).

-  En 1674, étudiant les éclipses de la planète Jupiter sur son satellite Io,

- Le Danois Römer donne une première estimation de la vitesse de la lumière dans le vide.

-  La valeur fixée pour la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est :

-  c = 2,997924558 x 10⁸ m / s

-  C’est une constante Universelle. Cette vitesse est une vitesse limite.

- Aucun objet matériel ne peut atteindre cette vitesse dans le vide.

- En pratique, on donne à cette vitesse une valeur approchée :

-  c ≈ 3,00 x 10⁸ m / s

-  Dans les milieux transparents, la lumière se déplace moins vite que dans le vide.

- La vitesse de la lumière dans l’air est peu différente de celle dans le vide.

-  c_air ≈ 3,00 x 10⁸ m / s

-  Durée Δt mise par la lumière pour parcourir la distance  Soleil – Terre :

-  Données : d_T-S = 150000000 km et c = 300000 km / s

- 

9)-  Poids d’un objet sur Terre :

 

-  Le poids d’un corps situé au voisinage de la Terre est assimilé à la force d’attraction gravitationnelle que la Terre exerce sur ce corps.

-  L’action exercée par la Terre sur les corps proches de la surface se nomme la pesanteur.

 

-  Sur la terre, tout corps de masse m  est soumis à une force appelée poids du corps :

-  Le poids d’un objet sur Terre est pratiquement égal à la force gravitationnelle exercée par la Terre sur l’objet.

-  Remarque :

-  La différence entre le poids d’un objet sur la Terre et la force de gravitation exercée par la Terre sur l’objet provient de la rotation de la Terre sur elle-même.

-  Le poids d’un corps peut s’identifier à la force gravitationnelle exercée par la Terre sur l’objet.

-  La valeur du poids varie en fonction de la latitude et de l’altitude.

-  Expression du poids : P = m.g.

10)-  Pression d’un gaz.

a)-  La pression :

 

-  La valeur F de la force pressante exercée par un fluide sur une paroi de surface S dépend de la pression P du fluide.

-  Par définition la pression P d’un fluide est donnée par la relation :

-   

b)-  unité légale de pression.

-  Par définition, l’unité légale de pression est le pascal de symbole Pa.

-  C’est la pression exercée par une force pressante de 1 N sur une surface plane de 1 m².

-  On emploie couramment d’autres unités :

-  Le bar  (bar) : 1 bar = 10⁵ Pa

-  L’hectopascal : 1 hPa = 10² Pa = 1 mbar

c)-  Mesure de la pression d’un gaz.

►  Le manomètre.

-  Les manomètres utilisent comme principe de fonctionnement :

-  La déformation d’une paroi métallique.