L essentiel du collège en SPC pour la classe de seconde. Lycée J. Moulin

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1 L essentiel du collège en SPC pour la classe de seconde Lycée J. Moulin

2 Présentation Ce document n est pas un cours mais un rappel sommaire des connaissances acquises au collège.

3 Mélanges Plusieurs substances que l on met ensemble peuvent former un mélange homogène ou hétérogène. Exemple L eau et l huile mises ensemble forment un mélange hétérogène ; l eau et l alcool forment un mélange homogène.

4 Séparation des constituants d un liquide La distillation d une eau minérale permet d obtenir de l eau quasi pure. Schéma de l appareil à distiller Schéma distillation.

5 États physiques Les trois états physiques de l eau sont solide, liquide et gazeux. Gaz Sublimation Condensation Liquéfaction Solidification Vaporisation Solide liquide Fusion

6 États physiques Une substance pure change d état à une température bien précise. Exemple (L eau) Lorsque la pression est normale : l eau bout à 100 C : T eb = 100 C ; l eau se solidifie à 0 C : T sol = 0 C ; l eau solide (glace) fond à 0 C : T fus = 0 C.

7 L air L air est un mélange de molécules de dioxygène O 2 et de molécules de diazote N 2. Composition de l air L air contient environ 80 % de diazote et 20 % de dioxygène.

8 États physiques et molécules Les caractéristiques des trois états de la matière s expliquent par l existence des molécules. L eau est constituée de grains appelés molécules. solide liquide gaz

9 Les transformations chimiques La combustion du carbone nécessite du dioxygène et produit du dioxyde de carbone. Cette combustion est une réaction chimique car des molécules se transforment. soit + carbone + dioxygène dioxyde de carbone Exemple Le charbon du barbecue brule en consommant du dioxygène de l air, du dioxyde de carbone est produit.

10 Atomes et molécules La matière (et donc nous-même) est constituée de petits grains appelés atomes : carbone, hydrogène, oxygène. Les atomes peuvent s assembler entre eux pour former des molécules. Les atomes sont comme des briques de Légo, une molécule est comme un montage de plusieurs briques.

11 Transformations chimiques et atomes Lors des combustions, il y a disparition des réactifs (entièrement ou non) et formation des produits. Cela correspond à un réarrangement des atomes dans les nouvelles molécules. atome d oxygène + atome de carbone atome d oxygène

12 Transformations chimiques et atomes Un autre exemple de combustion avec une molécule plus complexe : soit butane + dioxygène dioxyde de carbone + eau Le butane est le gaz utilisé par les gazinières domestiques.

13 Formules chimiques Il est plus commode de représenter les atomes par des symboles (lettres) et les molécules par des formules. Exemple La molécule d eau se représente par la formule H 2 O. Elle contient 2 atomes d hydrogène H et un atome d oxygène O.

14 Quelques molécules molécule d eau : H 2 O ; molécule de dioxygène : O 2 ; molécule de dioxyde de carbone : CO 2 ; molécule de butane : C 4 H 10 ; molécule de méthane : CH 4.

15 Équation chimique Lors d une transformation chimique, les atomes présents dans les réactifs se retrouvent tous dans les produits. L équation de la réaction permet d écrire rapidement les réactifs, les produits et aussi de voir dans quelles proportions les molécules réagissent. Exemple (Combustion du carbone) carbone + dioxygène dioxyde de carbone C + O 2 CO 2

16 Équation Proportions Les nombres devant les molécules montrent dans quelles proportions les réactifs réagissent et les produits se forment. Exemple (Combustion du butane) butane + dioxygène dioxyde de carbone + eau 2 C 4 H O 2 8 CO H 2 O 2 molécules de butane ont besoin de 13 molécules de dioxygène pour réagir et il se forme 8 molécules de dioxyde de carbone et 10 molécules d eau.

17 Conduction électrique : les métaux Les métaux sont des conducteurs électriques. Le passage du courant électrique dans les métaux est dû à un déplacement d électrons.

18 Électrons noyau électron fil de cuivre : les atomes sont les boules grises Certains électrons du métal se déplacent sous l action du générateur. Ici tous les électrons de l atome de cuivre ne sont pas représentés.

19 Conduction dans les solutions Une solution qui contient des ions en solution peut conduire le courant électrique. + générateur fil conducteur électron en mouvement solution aqueuse ion négatif en mouvement ion positif en mouvement

20 Charge électrique Charge électrique Les électrons et les ions se déplacent sous l influence du générateur car ils possèdent une charge électrique. les électrons se déplacent dans les métaux et possèdent une charge électrique négative ; les ions se déplacent dans la solution (eau) et possèdent une charge positive ou négative. Le courant électrique est dû à un déplacement d électrons dans les fils et à un déplacement d ions dans les solutions.

21 Structure de l atome Atome Un atome est constitué d un noyau chargé positivement autour duquel tournent des électrons chargés négativement. Un atome est électriquement neutre.

22 Modèle de Bohr On peut schématiser un atome en s aidant du modèle de Bohr. Un atome d aluminium possède treize électrons. Attention, les échelles ne sont pas respectées : le noyau est environ fois plus petit que l atome entier. Exemple + L aluminium est un métal utilisé dans les fils des lignes haute tension. noyau électrons

23 Les ions Définition Un ion est un atome ou un groupe d atomes ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Les ions sont électriquement chargés. Exemple + L ion aluminium possède dix électrons soit trois électrons de moins que l atome d aluminium : il est chargé positivement. L ion aluminium se note symboliquement Al 3+.

24 Ions à connaître Nom formule ion sodium Na + ion chlorure Cl ion cuivre Cu 2+ ion fer (II) Fe 2+ ion fer (III) Fe 3+ ion hydrogène H + ion hydroxyde HO

25 Acidité Plus une solution est acide, plus elle contient d ions hydrogène H +, plus elle est basique, plus elle contient d ions hydroxyde HO. Le ph La mesure du ph permet de connaître l acidité d une solution. Plus le ph est faible, plus la solution est acide. solutions neutres solutions acides solutions basiques ph 14

26 Circuit électrique Un circuit électrique contient un générateur et des récepteurs reliés entre eux par des fils conducteurs. Le circuit doit être fermé pour fonctionner.

27 Schématisation On peut représenter un circuit électrique à l aide de symboles. Composant Symbole Générateur de tension Pile Résistance Lampe Diode Diode électroluminescente Moteur Interrupteur M

28 Circuits en série Définition Les circuits en série ne forment qu une seule boucle. Exemple L 2 L 1 Une pile, un interrupteur et deux lampes en série. On se rappelle que le courant sort du pôle + du générateur.

29 Circuits en dérivation Définition Les circuits en dérivation forment plusieurs boucles. Exemple L 1 L 2 Une pile et un interrupteur en série dans la branche principale et deux lampes en dérivation.

30 Mesures dans un circuit L intensité L intensité du courant se mesure avec un ampèremètre branché en série. L unité de l intensité est l ampère A. A Exemple A L 1 I 2 L 2 On mesure l intensité du courant circulant dans L 2. A I 1 L 2 L 1 On mesure l intensité du courant circulant dans L 1.

31 Mesures dans un circuit La tension La tension se mesure avec un voltmètre V branché en dérivation. L unité de la tension est le volt V. Exemple L 1 L 2 L 1 L 2 V On mesure la tension aux bornes de L 1. V On mesure la tension aux bornes de L 2.

32 Intensité dans les circuits Circuits en série L intensité est la même le long d un circuit en série (ou le long d une branche). Circuits en dérivation L intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées. Exemple (Circuit en dérivation) I I 1 L 1 I = I 1 + I 2 I 2 L 2

33 Tension dans les circuits Circuits en série Les tensions aux bornes de dipôles en série sont additives. Exemple (Circuits en série) U g L 1 L 2 U g = U 1 + U 2 V U 1 V U 2 Circuits avec dérivation Les tensions aux bornes de dipôles (ou de branches) en dérivation sont égales.

34 Production énergie électrique Dans les centrales électriques, l énergie électrique est produite par l alternateur grâce au déplacement d un aimant au voisinage d une bobine.

35 Tension alternative Les prises électriques de la maison délivrent une tension alternative périodique. Période/fréquence La période T est la plus petite durée (en seconde) au bout de laquelle le signal se répète identique à lui-même. C est la durée d un motif. La fréquence (en Hertz) est le nombre de motifs qui se répètent par seconde. Graphique donnant l évolution de la tension en fonction du temps : U T t

36 Voir un objet Lorsque l on voit un objet, c est que de la lumière provenant de celui-ci entre dans notre œil. Un objet que l on voit peut être : une source primaire de lumière ; une objet éclairé par une source primaire de lumière, voir ci-dessous. source primaire (Soleil) observateur (œil) lumière émise lumière diffusée Objet

37 Propagation Rayons lumineux La lumière se propage en ligne droite. Sa direction de propagation se représente schématiquement par des segments fléchés appelés rayons lumineux. Exemple (Les ombres) lumière ombre rayon lumineux Obstacle opaque

38 Lumière blanche La lumière blanche (lumière du Soleil par exemple) est composée de plusieurs lumières colorées. Prisme lumière

39 Le système solaire Le système solaire est constitué notamment d une étoile, le Soleil, et de huit planètes en orbite.

40 Distances relatives Distances entre les astres du système solaire. Les diamètres des astres ne sont pas respectés. Soleil Terre Jupiter Neptune

41 Tailles relatives Tailles relatives des astres du système solaire. Les distances entre les astres ne sont pas respectées. Soleil Mercure Terre Jupiter Uranus Vénus Mars Saturne Neptune

42 La gravitation Masse et gravitation Deux objets qui possèdent une masse s attirent l un l autre : c est le phénomène de gravitation. Exemple Le Soleil et les planètes s attirent. La Terre et la Lune s attirent. La Terre attire tous les objets qui sont dans son voisinage.

43 Le poids Définition La Terre attire les objets qui sont dans son voisinage. Cette action exercée sur un objet par la Terre s appelle le poids (de l objet). Le poids est proportionnel à la masse de l objet, on peut écrire P = m g P = m g Action exercée par la Terre sur l objet : poids de l objet en newton. Coefficient de proportionnalité en N/kg. Masse de l objet en kilogramme.

44 Énergies L énergie est la capacité qu a un objet de produire un effet sur un autre objet : mise en mouvement, élévation de température... Définitions Un objet possède de l énergie potentielle de pesanteur s il est en altitude par rapport au sol de la Terre ; de l énergie cinétique s il a de la vitesse (E c = 1 2 m v2 ).

45 Conservation de l énergie L eau qui arrive sur la turbine d une centrale électrique met cette turbine en mouvement. L eau qui arrive possède de l énergie. Chute d un objet Au cours de la chute, l énergie potentielle de l objet devient de l énergie cinétique. Exemple (Centrale hydroélectrique) Eau en hauteur, elle possède de l énergie potentielle Eau en bas, elle a de la vitesse donc de l énergie cinétique L énergie de l eau est transmise à la turbine

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