Cours de physique-chimie Première S : défis du XXIe siècle

Cours de 1ère S sur les molécules biologiquement actives Une molécule biologiquement active est une molécule qui a les propriétés d’interagir avec l’organisme. Comme l’ibuprofène qui est utilisé comme anti-inflammatoire. Groupes caractéristiques Les molécules biologiquement actives (médicaments par exemple) tirent leurs propriétés de leur structure, mais aussi des fonctions organiques qu’elles possèdent. Le tableau ci-dessous en présente les principales. Certaines sont déjà connues. Synthèse des molécules biologiquement actives Dans la Nature, on trouve la plupart des molécules dont on a…

Cours de 1ère S sur les matériaux amorphes ou cristallisés Dans un solide cristallin, un même motif est répété à l’identique selon un réseau régulier. Un solide cristallin est caractérisé par sa température de fusion. Un solide amorphe ou vitreux est un solide non cristallin qui peut être considéré comme un liquide figé. Les différents types de matériaux Les matériaux ont des propriétés différentes qui s’expliquent par leur structure microscopique. Les matériaux cristallins: Les solides cristallins (métaux, sels ioniques) et…

Cours de 1ère S sur les polymères Les polymères sont formés de très grosses molécules (jusqu’à des centaines de milliers d’atomes) appelées macromolécules, qui se présentent sous forme de chaînes reliées entre elles par des liaisons de faible intensité. Les polymères Les polymères représentent les matières plastiques. Vos chaussures d’été, votre ordinateur ou une bouteille d’eau, tout cela et beaucoup plus est composé de polymères. On distingue les polymères naturels et les polymères synthétiques. Parmi les naturels, on peut trouver…

Cours de 1ère S sur le transport de l’énergie électrique Le transport de l’énergie électrique Le transport de l’énergie électrique, depuis les centrales jusqu’aux habitations, nécessite des câbles électriques. Ceux-ci ont une résistance proportionnelle à leur longueur. Cette résistance est responsable de la conversion d’une partie de l’énergie électrique en énergie thermique. L’énergie dissipée par l’effet Joule dans ces câbles s’obtient en utilisant la relation : EJ est l’énergie dissipée en Joules (J), PJ la puissance dissipée en watt (W)…

Cours de 1ère S sur les réactions d’oxydation ménagée Classe d’un alcool Dans un alcool primaire, l’atome de carbone fonctionnel n’est lié qu’à un seul atome de carbone. Exemple : L’éthanol : Dans un alcool secondaire, l’atome de carbone fonctionnel est lié à deux atomes de carbone. Exemple : Le propane-2-ol : Dans un alcool tertiaire, l’atome de carbone fonctionnel est lié à trois atomes de carbone. Exemple : Le méthylpopan-2-ol (ou 2-méthylpropan-2-ol) : Oxydation ménagée d’un alcool Une oxydation…

Cours de 1ère S – Alcools, composés carbonylés et acides carboxyliques Introduction Les propriétés chimiques d’une molécule organique portant un groupe caractéristique sont liées à la présence de ce groupe caractéristique. Les composés organiques possédant le même groupe caractéristique appartiennent à la même famille. Alcools Un alcool est un composé organique dans lequel un groupe hydroxyleest fixé sur un atome de carbone tétragone. Aldéhydes et cétones Les aldéhydes et les cétones possèdent un groupe caractéristique carbonyle Ils sont appelés composés…

Cours de 1ère S sur les nanomatériaux Un nanomatériau est un matériau constitué de nanoparticules, c’est-à-dire de particules dont la taille est inférieure ou égale à 100 nm. Les nanomatériaux ont des propriétés physiques spécifiques par rapport aux matériaux classiques. Définitions Les nanoparticules : Une nanoparticule est un objet dont la taille nanométrique lui donne souvent des propriétés physico-chimiques différentes que s’il avait des dimensions plus importantes. Typiquement, les nanoparticules ont une taille ne dépassant pas 100 nm, c’est-à-dire bien…

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 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…