Cours et leçons de première S – CLC

Cours de 1ère S sur la réaction d’oxydoréduction Couple oxydant / réducteur Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons. Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs électrons. Exemple : Les ions sont des oxydants alors que le zinc est un réducteur. Deux espèces chimiques qui se transforment l’une en l’autre par gain ou perte d’électrons sont dites conjuguées et forment un couple oxydant / réducteur. A chaque coupe est…

Cours de 1ère S – Energie des combustions Energie chimique L’énergie associée aux liaisons covalentes liant les atomes au sein d’une molécule est appelée énergie chimique. Lors d’une réaction chimique, des liaisons se rompent, d’autres se créent : de l’énergie est soit absorbée, soit libérée sous forme de chaleur. La combustion est une transformation de la matière qui permet de convertir de l’énergie chimique et de récupérer de l’énergie thermique. La combustion est donc une réaction chimique exothermique. L’énergie thermique…

Cours de 1ère S – Combustion et environnement Effet de serre Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre : sa présence dans l’atmosphère permet, avec d’autres gaz, d’avoir une température moyenne qui rend la Terre habitable. Cependant, l’augmentation des rejets de dioxyde de carbone due à l’activité humaine contribue à augmenter l’effet de serre et à modifier les équilibres climatiques. Combustion incomplète Il arrive souvent que la combustion soit incomplète. Cela se produit lorsque l’apport en…

Cours de 1ère S sur les piles Qu’est-ce qu’une pile ? Une pile est un générateur électrochimique au sein duquel des transformations chimiques assurent la conversion de l’énergie chimique stockée en énergie électrique. Une pile est constituée de deux demi-piles, contenant chacune une électrode plongeant dans une solution ionique : un électrolyte. Ces demi-piles sont reliées par un pont salin qui permet le transfert d’ions d’une solution à l’autre. Fonctionnement d’une pile La pile Daniell, schématisée ci-dessous, débite un courant…

Cours de 1ère S – Champ de gravitation, champ de pesanteur Loi de gravitation universelle Deux objets A et B, de masses respective et , dont les centres sont séparés d’une distance d exercent l’un sur l’autre des forces d’attraction gravitationnelle ayant la même intensité F: Champ de gravitation Un objet massique exerce autour de lui une action mécanique d’attraction gravitationnelle sur tout autre objet massique. Il en résulte un champ de gravitation. C’est un champ vectoriel centripète : toutes…

Cours de 1ère S sur l’énergie électrique dans un générateur Générateur Un générateur, comme une pile, convertit une partie de l’énergie chimique des réactifs présents en son sein en énergie électrique. La tension La tension, positive, aux bornes d’un générateur de tension traversé par un courant d’intensité I sortant par la borne P, est donnée par la relation : Avec la tension aux bornes du générateur, e sa force électromotrice en volts (V), r sa résistance interne en ohms (Ω)…

Cours de 1ère S sur la puissance et l’énergie Puissance La puissance électrique est une grandeur qui caractérise un transformateur d’énergie. Sa valeur traduit la vitesse à laquelle s’opère le transfert. On l’obtient en utilisant la relation suivante : Avec : P la puissance en watts(W), E l’énergie électrique fournie ou reçue pendant la durée Δt en Joules (J) et Δt la durée du transfert d’énergie en secondes (s). La puissance correspond donc à un débit d’énergie. La puissance électrique…

Cours de 1ère S sur la loi d Ohm-effet joule Effet Joule Le conducteur parfait n’existe pas. Tout conducteur aura une résistance non nulle. Une partie de l’énergie électrique qui le traverse est convertie en énergie thermique et transférée vers le milieu environnant : c’est l’effet Joule. Si cet effet est recherché dans des appareils tels les radiateurs, les fusibles ….. , il représente une source de perte d’énergie par rapport à l’usage souhaité dans de nombreux autres appareils :…

Cours de 1ère S sur la notion de rendement et de conversion Energie convertie Le principe de conservation de l’énergie est un des principes fondamental de la physique : un appareil électrique resitue intégralement, après l’avoir convertie, l’énergie électrique qui lui avait été fournie. Un conducteur ohmique, par exemple, convertit intégralement l’énergie électrique en énergie thermique et en rayonnement. Seulement, dans nombre d’appareils électriques, une partie de l’énergie restituée ne l’est pas sous la forme désirée mais sous une forme…

Cours de 1ère S sur la production de l’énergie électrique Production de l’énergie électrique De nombreuses méthodes de production de l’électricité existent. Elles emploient panneaux solaires, éoliennes, piles, centrales thermiques….. Certaines permettent de produire de l’énergie en grande quantité, d’autres pas. Le plus souvent, un alternateur est utilisé. Il est constitué de deux parties : Un stator: fixe, constitué d’un enroulement de fils conducteurs. Un rotor: formé d’un ou plusieurs aimants.   La rotation de l’aimant à proximité du stator…

Cours de 1ère S sur les contraintes de production et de stockage Contraintes de production et de stockage Les besoins en électricité sont irréguliers mais doivent être satisfaits. Il faut donc adapter la production à la consommation sous peine d’engendrer d’importantes pertes, tout en tenant compte des modes de production (éoliennes et panneaux photovoltaïques) dont la production est intermittente et dépend des conditions climatiques. L’électricité n’est pas une source énergétique – elle ne peut donc être stockée telle quelle. Il…

Cours de 1ère S sur les ressources énérgétiques On distingue les ressources énergétiques renouvelables des ressources énergétiques non renouvelables. Cette distinction s’opère par la comparaison de leurs durées caractéristiques associées : la durée de formation et la durée d’exploitation. Ressources énergétiques non renouvelables Les ressources, dont le stock se régénère beaucoup moins vite qu’il ne disparaît suite à son exploitation, ou ne se reconstitue pas du tout, sont dites non renouvelables. Pétrole: Le pétrole est un liquide qui vient de…

Cours de 1ère S sur la notion de champs: scalaire, vectoriel, uniforme Définitions Un champ est une grandeur physique. Il décrit localement une propriété de la nature qui peut être quantifiée par une mesure ou un calcul. La carte de température : les différentes zones colorées mettent en valeur les zones où la température est la même. La carte de pression : les lignes tracées représentent les lignes isobares, lieux où ma pression est la même. Un champ peut être…

Cours de 1ère S sur les champs magnétiques Définition La Terre, les aimants et les circuits électriques parcourus pas des courants électriques, sont des sources de champ magnétique. Exemple : Un aimant exerce une action mécanique à distance autour de lui qui peut être mis en évidence par une aiguille aimantée s’orientant dans le sens du champ. Le vecteur champ magnétique Le champ magnétique est un champ vectoriel. On le représente en un point de l’espace par une grandeur vectorielle,…

Cours de 1ère S sur le champ électrostatique Introduction La présence d’un champ électrostatique se manifeste par l’action mécanique que subit une charge électrique. Un champ électrostatique agit sur des particules chargée, qu’elles soient ou non en mouvement. Il peut les accélérer et les faire dévier de leur trajectoire comme c’est le cas pour les électrons dans un canon à électrons. Le vecteur champ électrostatique Un champ électrique, noté, est un champ vectoriel. Il est dirigé selon la force qui…

Cours de 1ère S sur le principe de conservation de l’énergie Parmi les propriétés de la matière, l’énergie est l’une des plus importantes mais également l’une des plus abstraites. On ne peut l’observer qu’indirectement par ses effets. L’énergie d’un système peut revêtir différentes formes : mécanique, chimique, nucléaire, électrique….. L’unité de mesure de l’énergie est le Joule (J). Définitions L’énergie: En physique, l’énergie est la capacité d’un système à agir sur un autre système afin de modifier son état. Cette…

Cours de 1ère S – Energie d un objet ponctuel en mouvement Energie potentielle de pesanteur L’énergie potentielle de pesanteur d’un objet ponctuel est l’énergie que possède cet objet du fait de son poids et de son altitude. On qualifie cette énergie de potentielle car elle ne s’est pas encore exprimée. Ainsi un vase sur une table est attiré par la Terre, mais il ne va pas forcément tomber et se briser au sol. Un objet situé à une altitude…

Cours de 1ère S – Conservation ou non conservation de l’énergie mécanique L’énergie mécanique d’un système L’énergie mécanique d’un système correspond à la somme de son énergie potentiel de pesanteur et de son énergie cinétique : Les énergies cinétique et potentielle de pesanteur d’un solide peuvent varier au cours d’un mouvement. En effet durant celui-ci, l’altitude du mobile et sa vitesse peuvent changer. Cas de la chute libre: Un mobile est en chute libre lorsque la seule action à laquelle…

Cours de 1ère S sur la dissolution d’un solide ionique Cas d’un solvant polaire Des interactions coulombiennes apparaissent entre les molécules de solvant et le solide ionique. La structure ionique est fragilisée, les ions du solide se séparent. Cette étape est la dissociation. Les ions en solution s’entourent de molécules de solvant. On parle de solvatation (ou d’hydratation si le solvant est l’eau). Enfin, il y a dispersion des ions solvates dans la solution. Au cours d’une dissolution, il y…

Cours de 1ère S sur la dissolution d’un composé moléculaire dans un solvant Plus les molécules d’un soluté peuvent donner d’interactions avec celles d’un solvant et plus grande sera la solubilité dans ce solvant. Un composé moléculaire constitué de molécules polaires est donc soluble dans un solvant polaire. De plus, si des liaisons hydrogène peuvent s’établir entre le solvant et le soluté, la solubilité de ce dernier sera favorisée. Exemple : Dissolution du saccharose dans l’eau : Un composé moléculaire…

Cours de 1ère S sur la concentration molaire Polarité d’une liaison La concentration molaire en soluté apporté se note c(A) et se réfère à ce qui a été introduit dans le solvant : Avec c(A) en mol-1 ; n(A) la quantité de matière de l’espèce chimique A dissoute en mol ; V le volume de la solution en L. Les solutions ioniques ne contiennent plus le soluté apporté A, mais des ions apparus lors de la dissolution. La concentration molaire…

Cours de 1ère S sur les propriétés physiques des alcanes et des alcools Miscibilité des alcools avec l’eau Un liquide est miscible avec l’eau s’il forme un mélange homogène avec l’eau. La miscibilité se mesure par la solubilité massique en g.L-1 La présence d’un groupe hydroxyle –OH donne la polarité à la molécule d’alcool on parle d’une « molécule polaire » Les alcools de faible masse moléculaire sont miscibles avec l’eau du fait de l’établissement de liaisons hydrogène entre le…

Cours de 1ère S sur l’énergie libérée par une réaction nucléaire Perte de masse Une réaction nucléaire s’accompagne d’une perte de masse, qui a pour expression : Si on pouvait peser un noyau et ses nucléons séparés, nous ne trouverions pas la même chose ! Les nucléons séparés sont légèrement plus lourds que le noyau. On appelle défaut de masse la différence entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau (nucléons liés) :….. Dans la pratique, le…

Cours de 1ère S – Nomenclature des alcanes et des alcools En chimie organique, il existe de nombreuses familles de molécules. Les molécules qui ne contiennent que des atomes de carbone et d’hydrogène sont des hydrocarbures. Les hydrocarbures non cycliques, à chaîne saturée, forment la famille des alcanes. Les alcools sont des molécules organiques qui résultent de la dégradation des sucres. La chaîne carbonée On appelle chaîne carbonée, ou squelette carboné, l’enchaînement des atomes de carbone dans la molécule organique….

Cours de 1ère S sur la cohésion des solides ioniques Cohésion d’un solide ionique Un solide ionique est un assemblage régulier d’anions et de cations. Un cation est entouré d’anions et réciproquement. Un solide ionique est électriquement neutre (il y a autant de charges positives que négatives). La cohésion d’un solide est assurée par des interactions électrostatiques entre anions et cations, selon la loi de Coulomb. Loi de Coulomb Deux corps chargés électriquement exercent l’un sur l’autre une force électrostatique…

Cours de 1ère S sur la cohésion des solides moléculaires Polarité d’une liaison Selon leur configuration électronique, certains atomes captent plus facilement des électrons que d’autres. Par exemple, l’atome de fluor ayant pour configuration (K)2(L)7 gagnera facilement un électron pour saturer la couche L. la facilité des atomes à capter un électron s’appelle l’électronégativité. Lorsque deux atomes sont liés chimiquement, c’est qu’ils mettent en commun deux électrons. Les deux électrons forment alors une liaison covalente. Dans le cas de deux…

Cours de 1ère S sur les effets physiques des transferts thermiques Transfert thermique Lorsque deux corps sont mis en contact, un transfert thermique s’effectue du corps ayant la température la plus élevée vers le corps ayant la température la plus basse. Un transfert thermique a deux effets principaux : Le changement de l’état physique du corps. La variation de la température de ce corps : l’agitation des particules constituant un corps recevant de l’énergie thermique devient plus importante, ce qui…

Cours de 1ère S sur les réactions nucléaires provoquées Réaction nucléaire provoquée « la fission » Regard sur l’histoire de la fission: En 1932, James Chadwick a découvert le neutron. Les physiciens nucléaires se sont ensuite rendu compte que les noyaux pouvaient absorber des neutrons. Un objectif était de créer de nouveaux noyaux par bombardement avec ces particules. Cependant, avec de l’Uranium 235, les résultats ne « collaient » pas, car des noyaux plus petits que l’Uranium étaient produits :…

Cours sur la matière pour la 1ère S – Cohésion de la matière et interaction fondamentale La matière à différentes échelles La matière qui nous est familière, des atomes aux galaxies, est constituée de particules élémentaires : protons, neutrons et électrons. Une particule est élémentaire si elle ne peut être partagée en particules plus petites. Ci-dessous la dimension de quelques édifices L’atome Un atome est constitué d’un noyau autour duquel gravite un nuage électronique. Ce noyau est représenté symboliquement par…

Cours de 1ère S sur les interactions fondamentales – Physiques chimie Cohésion de la matière et interaction fondamentale Introduction La cohésion de la matière est assurée par quatre interactions fondamentales. Ces interactions se distinguent par leur portée et leur intensité. Elles sont responsables de la cohésion de la grande variété d’édifices qui existent dans l’Univers. Deux corps sont en interactions lorsqu’ils exercent l’un sur l’autre des actions de même valeur mais en sens opposé. L’interaction gravitationnelle La gravitation est la…