Programme de colles n 13 du 7 au 11 janvier

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1 Programme de colles n 13 du 7 au 11 janvier Chapitre 1 : Les phénomènes de transport Signaux et phénomènes de transport Chapitre 2 : étude des circuits électriques en régime stationnaire I. Les bases de l électrocinétique en régime stationnaire 1. L intensité du courant 2. Différence de potentiel : tension 3. Les lois de Kirchhoff : loi des nœuds 4. Les lois de Kirchhoff : loi des mailles II. Dipôles linéaires 1. Conventions d orientation des grandeurs 2. Caractéristique d un dipôle 3. Court-circuit et coupe-circuit 4. Dipôles passifs : cas du conducteur ohmique 5. Dipôles actifs : générateurs idéaux 6. Puissance reçue par un dipôle III. Dipôles de Thévenin et de Norton 1. Modélisation des générateurs réels ou électromoteurs 2. Équivalence Thévenin-Norton IV. Outils de simplification d un circuit : dipôles de Thévenin et de Norton 1. Types d association (rappels) 2. Association de conducteurs ohmiques (rappels) 3. Association de générateurs idéaux V. Formules simplifiées de tension ou d intensité : diviseurs 1. Diviseur de tension 2. Diviseur de courant Savoir Définition de l intensité du courant et de la tension. Définition d un nœud, conservation de l intensité dans une branche, lois des nœuds. Unicité du potentiel dans un fil électrique, additivité des tensions, définition d une maille, loi des mailles. Branchements des multimètres. Notion de masse d un circuit. Caractéristique d un dipôle, conducteur ohmique, générateurs idéaux. Association en série et en parallèle. Représentations de Thévenin et de Norton. Simplification des associations classiques de dipôles. Diviseurs de tension et de courant. Énergie reçue par un dipôle, puissance reçue par un dipôle, loi de la puissance reçue, convention de signe pour la puissance reçue, notion de puissance fournie. Algébrisation des grandeurs, savoir manipuler les grandeurs algébriques Savoir associer schéma d un dipôle, relation entre et, caractéristique courant-tension. Savoir utiliser les lois de Kirchhoff : écrire un système d équations pour déterminer des grandeurs dans un circuit. Savoir repérer les dipôles en série ou en parallèle Savoir trouver le dipôle équivalent à une association de résistance ou de générateur idéaux dans le but de simplifier un circuit. Savoir passer d une représentation de Norton à une représentation de Thévenin (et inversement) dans le but de simplifier les circuits. Savoir utiliser les deux types de diviseurs selon ce que l on cherche. Savoir effectuer un bilan énergétique dans un circuit. Colles13 Page 1

2 Chapitre 3 : Régimes transitoires du premier ordre atomes (à l usage des colleurs : pas de régime transitoire en diffusion thermique ou de particules, ni d étude énergétique d un circuit RC) Introduction I. Analyse expérimentale d un régime transitoire en électrocinétique : comportement d un condensateur 1. Présentation du dipôle condensateur 2. Réponse à un échelon de tension : régime transitoire 3. Propriétés particulières du condensateur 4. Définitions : régimes transitoire, permanent, permanent stationnaire II. Analyse mathématique : équation différentielle linéaire du premier ordre 1. Notion de régime quasi-stationnaire 2. Établissement de l équation différentielle 3. Méthode générale de résolution d une équation différentielle linéaire du premier ordre 4. Résolution dans le cadre de la charge et de la décharge du condensateur 5. Notion de constante de temps Caractéristiques d un condensateur (relier la tension, la charge et l intensité) Continuité de la tension aux bornes du condensateur Comportement d un condensateur en régime permanent Notion de constante de temps, définition de la constante de temps dans le cadre d un circuit Déterminer l équation différentielle caractéristique d un circuit Résoudre des équations différentielles linéaires du premier ordre Déterminer des conditions initiales Tracer des graphes de type exponentiel Thermodynamique chimique Chapitre 1 à 3 Chapitre 4 : Étude des titrages acido-basiques Titrages directs (les titrages indirects n ont pas été vus) Savoir comment on effectue une mesure de ph et de conductivité Limites des titrages acido-basiques par suivi ph-métrique Définitions (dosage, titrage, équivalence). Titrage conductimétrique : effet de la dilution, notion de conductivité corrigée Titrage ph-métrique : allure qualitative, ph à la demi-équivalence, ph à l équivalence Limites des titrages acido-basiques par suivi ph-métrique. Reconnaître, à partir d un protocole, la nature d un titrage. Identifier la ou les équations du titrage et établir les relations entre quantités de matière pour exploiter le titrage Utiliser des courbes de distribution simulées pour analyser un titrage Savoir écrire les conditions sur les quantités de matière à l équivalence d un titrage et l exploiter. Suivi conductimétrique : savoir analyser qualitativement l évolution de la conductivité Calculer le ph aux points particuliers d un titrage Savoir choisir un indicateur coloré Évaluer le caractère successif ou simultané des réactions dans le cas du titrage d un mélange ou d un(e) polyacide (polybase). Savoir analyser une courbe de titrage ph-métrique dans le cas de mélange d acide ou de base et de polyacide ou polybase, savoir analyser les courbes de distributions (en concentration ou en quantité de matière) Colles13 Page 2

3 Chapitre 2 : Structure électronique des atomes Structure de la matière I. Introduction à la mécanique quantique 1. Interaction lumière matière 2. Quantification des niveaux d énergie des atomes : exemple de l atome d hydrogène 3. Évolution du modèle de l atome modèle de Bohr (à titre d information) 4. Fondement de la mécanique quantique 5. Fonction d onde décrivant un électron dans un atome : orbitale atomique II. Description quantique de l électron de l atome d hydrogène 1. Nombre quantique principal et couches électroniques 2. Nombre quantique secondaire et sous-couches électroniques 3. Nombre quantique magnétique et notion d orbitale atomique (OA) 4. Notion de rayon orbitalaire 5. Représentation géométrique des orbitales s et p III. Atomes polyélectroniques 1. Approximation monoélectronique et ordre énergétique des OA pour les atomes polyélectroniques 2. Le spin de l électron et le principe de Pauli 3. Configuration électronique d un atome dans son état fondamental 4. Électrons de cœur, électrons de valence 5. Configurations électroniques des ions monoatomiques dans leur état fondamental IV. Construction et analyse de la classification périodique 1. Histoire de la classification périodique 2. Principe de construction de la classification périodique actuelle 3. Familles et blocs du tableau périodique 4. Évolution de quelques propriétés dans la classification Lien entre l énergie de la lumière absorbée et la différence d énergie des niveaux énergétique d un atome. Signification physique de la fonction d onde, densité de probabilité de présence de l électron = densité électronique. Relation donnant l énergie des OA de l atome d hydrogène en fonction du nombre quantique principal. Définition des quatre nombres quantiques, valeurs prises par ces nombres quantiques. Règles de Klechkowski, Pauli et Hund. Représentations usuelles des OA (savoir qu elles représentent des surfaces d isodensité). Relation entre la structure de la classification périodique et les configurations électroniques des éléments. Forme en bloc de la classification périodique, familles d éléments. Évolution du rayon atomique, de l électronégativité (Définition de l électronégativité) Savoir calculer la longueur d onde émise ou absorbée en fonction de la différence d énergie des niveaux mis en jeu. Pouvoir donner et justifier la configuration électronique d un atome ou d un ion. Retrouver la configuration électronique d un élément à partir de sa position dans la classification périodique et inversement. Colles13 Page 3

4 Communiquer Valider Réaliser Analyser S approprier Compétences générales évaluées Comprendre ce qui est attendu dans un énoncé Extraire les informations d un énoncé Modéliser une situation concrète Relier le problème à une situation modèle connue Identifier les domaines de la discipline, les lois, les grandeurs physiques ou chimiques à utiliser Décomposer le problème posé en des problèmes plus simples afin de construire l ensemble du raisonnement avant de commencer Savoir exploiter des informations sous formes diverses (valeurs numériques, graphique, tableau, spectre, etc.) Formuler une hypothèse, construire un modèle Définir le système d étude Construire un raisonnement scientifique logique Maîtriser ses connaissances Réinvestir ses connaissances Savoir mettre en place des équations mathématiques pour résoudre un problème physique ou chimique Savoir mener efficacement les calculs analytiques Savoir déterminer une expression littérale Savoir effectuer des applications numériques correctes (conversion d unités si besoin), avec le bon nombre de chiffres significatifs Vérifier l homogénéité des formules lors d un calcul S assurer que l on a répondu à la question posée Exercer son esprit critique sur la pertinence d un résultat (ordre de grandeur, comparaison avec des résultats connus, précision d une mesure ), d une hypothèse, d un modèle Interpréter des résultats Valider ou invalider une hypothèse, une information, une loi Confronter un modèle au réel, confronter un modèle mathématique à des résultats expérimentaux (identification du graphe à tracer, régression, ) Faire preuve d initiative Demander une aide pertinente S exprimer de manière claire, concise et avec assurance Utiliser le tableau de manière claire et lisible Utiliser un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux Réagir face à une situation difficile (erreurs dans le raisonnement, erreurs de calcul, etc.) Tenir compte des aides et des commentaires du correcteur Colles13 Page 4

5 Compte-rendu de la colle Interrogateur(trice) : groupe : Nom Description du sujet, commentaires et note Colles13 Page 5