Légende alternative :

après le 1 d Puissances de 10 négatives : ce sont forcément de petits nombres... 3 zéros avant le 1 10-3 = 103 déca da 10² 10³ 106 10⁹ hecto h kilo méga giga k M Ecrire un petit nombre en écriture scientifique... 0,00000052 < 1 donc il va correspondre à une puissance de 10 négative. On positionne la virgule pour écrire le nombre en écriture scientifique : 0,0000005,2 G Ecriture scientifique L'écriture scientifique d'un nombre est de la forme a x 10" pour laquelle a est un nombre décimal tel que 1 ≤ a < 10 et n un nombre entier positif ou négatif. 10¹2 Ecrire un grand nombre en écriture scientifique... 256439,66 > 1 donc il va correspondre à une puissance de 10 positive. On positionne la virgule pour écrire le nombre en écriture scientifique : 2,56439,66 On lui associe la puissance de 10 correspondante: elle est forcément positive car on a à faire à un grand nombre. 256439,66 = 2,5643966.10+5 téra On lui associe la puissance de 10 correspondante : elle est forcément négative car on a à faire à un petit nombre. 6 T Précision des mesures et chiffres significatifs ➜Définition des chiffres significatifs : Les chiffres significatifs sont tous les chiffres d'un nombre sauf les zéros placés à gauche du premier chiffre non nul. Exemple: 0,0150 comporte trois chiffres significatifs. → Détermination du nombre de chiffres significatifs : Pour repérer les chiffres significatifs, on ne tient pas compte des puissances de 10. Exemples: 400 comporte trois chiffres significatifs 4.10² comporte un seul chiffre significatif 0,04 comporte un seul chiffre significatif On peut passer de l'écriture d'un nombre à son écriture scientifique, mais on doit conserver tous les zéros placés à droite du nombre. Exemple: 0,002300 = 2,300.10-³ comporte 4 chiffres significatifs. → Calculs et chiffres significatifs : Le résultat d'une multiplication ou d'une division ne peut pas avoir plus de chiffres significatifs que la donnée qui en comporte le moins. Exemple: 2,300.10-3 x 1,2.105 = 2,8.10² (et non 2,76 car la donnée 1,2.105 ne comporte que 2 chiffres significatifs). Le résultat d'une addition ou d'une soustraction ne peut pas avoir plus décimales (chiffres après la virgule) que la donnée qui en comporte le moins. Exemple: 94 + 8,7 = 103 (et non 102,7 car la donnée 94 ne comporte aucune décimale) 7 Organisation et transformation de la matière 8 Verre à pied Pas du tout précis Sert souvent de « poubelle » sur la paillasse. Tube à essais Permet de réaliser des tests qualitatifs avec de petites quantités et une grande visibilité. Ballon à fond rond Même utilisation que le ballon à fond plat mais peut, en plus, être intégré dans un chauffe-ballon. On ne peut les faire tenir sur un plan de travail grâce à un << valet >> Cristallisoir On y effectue des cristallisations. Pour cela, on le remplit en général de glace pilée et on y place un autre récipient contenant le produit à cristalliser (bécher en général). Verrerie Bécher Pas du tout précis Bécher qui signifie gobelet en allemand. Coupelle Les coupelles permettent d'entreposer de petites quantités de solides. Elles sont entre autre utilisées lors de la pesée. ? Chauffe-ballon Appareil électrique qui permet de chauffer les ballons. Eprouvette graduée Peu précise Elle est utilisée pour mesurer des volumes de liquides avec une précision peu importante. Erlenmeyer Pas du tout précis Utilisé de préférence au bécher dans les dosages colorimétriques car sa forme conique laisse mieux passer la lumière et permet de mieux visualiser les changements de couleur dans la solution. Ballon à fond plat Le ballon est très utilisé pour conduire de réactions chimiques notamment en chimie organique. Support élévateur 'ébullition s'emballe dans le ballon, on abaisse le support élévateur pour éloigner la source de chaleur. Fiole jaugée Très précise La fiole jaugée permet de mesurer un volume avec une bonne précision 9 Pipette jaugée Très précise Elle permet de prélever très précisément un volume donné. Ampoule à décanter Elle est utilisée pour séparer deux liquides non-miscibles et plus précisément dans le cadre d'une extraction liquide-liquide. Agitateur en verre On n'utilise pas d'agitateur en métal car le métal risque de réagir avec les espèces chimiques du milieu réactionnel. Pipette graduée Assez précise La pipette graduée est moins précise que la pipette jaugée et ne doit donc être utilisée que pour transférer des volumes pour lesquels il n'existe pas de pipette jaugée. Pisette La pissette permet de verser de petites quantités du liquide qu'elle contient. Tube à dégagement Il permet de récupérer les gaz qui s'échappent lors d'une réaction chimique ou d'un changement d'état. 0⁰ Propipette --- Le pipetage à la bouche est strictement interdit en raison du risque d'avaler un solvant toxique ou corrosif. Spatule La spatule permet de prélever des échantillons de solides en poudre ou en petits morceaux de manière à éviter le contact direct entre la peau et le solide. مله Mortier et pilon Pour faciliter le broyage de certains végétaux on peut ajouter des pincées de sable que l'on retirera ensuite par filtration. 10 Pictogrammos do sécurité de Explosif 0 Gaz sous pression ! Nocif ou irritant Inflammable Corrosif Danger pour la santé Comburant Toxicité aiguë Danger pour l'environnement 11 Classification périodique lonnes ériodes + 1 2 3 4 5 6 H hydrogène Li lithium 11 19 1 12 Na Mg sodium magnésium K potassium 37 Rb rubidium 55 Cs césium 87 4 Fr francium Be beryllium 20 2 Ca calcium 38 Sr strontium 56 Ba baryum 88 21 3 Sc scandium 39 yttrium Ra A radium 22 numéro atomique 40 4 Ti titane 72 Zr zirconium Hf hafnium 104 23 5 vanadium 41 Nb niobium 73 24 Rf rutherfordium dubnium Cr chrome 42 6 90 Ac Th actinium thorium 74 Ta W tantale tungstene -Z A = Actinides: 89 à 103 89 91 7 43 Mo Tc molybdène technetium Pa protactinium 75 X- nom 105 106 107 Db Sg Bh 25 26 27 28 Mn Fe Co Ni manganèse fer cobalt nickel Re rhenium 92 bohrium seaborgium 44 uranium 8 76 ruthenium 45 Ru Rh rhodium Os osmium 108 9 93 -symbole de l'élément 77 iridium neptunium 10 L = Lanthanides: 57 à 71 57 58 59 60 61 62 63 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu lanthane cérium prométhium praséodyme néodyme samarium europium 109 94 Np Pu plutonium 46 78 11 47 48 Pd Ag Cd palladium argent cadmium Pt platine 12 29 30 Cu Zn cuivre zinc 79 80 Au Hg or mercure 5 13 13 Al aluminium bore 31 indium 81 32 Ga Ge gallium germanium TI thallium 113 14 carbone 14 110 111 112 114 Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl hassium meitnerium darmstadtium roentgénium copernicium nihonium flerovium 66 Si silicium 50 étain 82 Pb plomb 64 65 67 Gd Tb Dy Ho gadolinium terbium dysprosium holmium 15 azote 15 phosphore 33 As arsenic 51 antimoine 16 oxygène 16 soufre 34 Se selenium 52 tellure 84 83 Po Bi bismuth polonium 115 116 Mc Lv moscovium livermorium 17 17 fluor chlore 35 Br brome 53 85 iode At astate 117 tennessine 68 69 70 Er Tm Yb erbium thulium ytterbium 2 95 96 97 98 99 100 101 102 Am Cm Bk Cf Es Fm Md No américium curium berkelium einsteinium californium mendelévium fermium nobélium 18 He hélium 10 Ne néon 18 Ar argon 36 Kr krypton 54 118 Ts Og oganesson Xe xénon 86 Rn radon 71 Lu lutétium 103 Lr lawrencium 12 Constitution d'un atome A: nombre de masse A est le nombre de nucléons 19 F Z: numéro atomique Z est le nombre de protons Noyau 10-¹⁰m Electron (-) Vide Nucléons Proton (+) Neutron [ 10-15m La matière est constituée d'atomes. Chaque atome est symbolisé par une majuscule ou une majuscule suivie d'une minuscule (ex : C, O, H, Cu, etc) et peut être modélisé. L'atome a une structure lacunaire (constituée de vide), il est électriquement neutre : autant de protons (+) que d'électrons (-). L'essentiel de sa masse est condensée dans le noyau. Le nombre de protons est donné par le numéro atomique Z. Les plus abondants (hydrogène et hélium) se sont formés lors du Big Bang et les éléments plus lourds au sein des étoiles. Une molécule est un ensemble d'atomes solidement liés. Sa formule renseigne sur sa composition (par exemple, la formule de la molécule d'eau est H₂O : 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène). 13. Raeprésentation de quelques atomes et molécules Les atomes Nom Carbone Hydrogène Oxygène Azote Les molécules Nom de la molécule Dioxygène Dihydrogène Diazote Eau Dioxyde de carbone méthane formule 0₂ H₂ N₂ H₂O CO₂ CH4 Modèle constitution Symbole chimique 2 atomes d'oxygène 2 atomes d'hydrogène 2 atomes d'azote 2 atomes d'hydrogène + 1 atome d'oxygène 1 atome de carbone + 2 atomes d'oxygène 1 atome de carbone + 4 atomes d'hydrogène C H O N modèle ●● 14 Un ion est un atome ou un groupe d'atomes ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Il n'est donc pas électriquement neutre, il possède une charge électrique. Un atome ayant perdu des électrons est un ion positif appelé cation. Un atome ayant gagné des électrons est un ion négatif appelé anion. Exemple 1: l'Elément fluor (Z = 9) Atome Fluor F Les Atome Aluminium Al 9 Electrons (-) 9 Protons (+) 10 Neutrons Vide Exemple 2 : l'Elément aluminium (Z = 13) 13 Electrons (-) 13 Protons (+) ions 13 Neutrons Vide Ion Fluor F (anion) 10 Electrons (-) 9 Protons (+) Ion Aluminium Al³+ (cation) 10 Neutrons Vide 10 Electrons (-) 13 Protons (+) 13 Neutrons Vide 15 Gransformations physiques Une transformation physique est une transformation au cours de laquelle les molécules restent identiques. Exemple 1: la solidification de l'eau (comme tous les changements d'état) Eau liquide Exemple 2 : La dissolution du sucre A dans l'eau Eau sucre Eau solide eau sucrée 16 Gransformations chimiques Une transformation chimique est une transformation au cours de laquelle des corps réagissent et disparaissent (les réactifs) et de nouveaux corps se forment (les produits). Les éléments se conservent, la masse se conserve. << Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » (Lavoisier, XVIIIe) Exemple la combustion du méthane Méthane + dioxygène Réactifs 2 CH4 + 4 0₂ 2C, 8H, 80 Equation Bilan équilibrée CH4 + 2 0₂ (2 C, 8 H, 80) Dioxyde de carbone + eau Produits 2 CO₂ + 4H₂O 2C, 8H, 80 COz + 2 H2O 17 Costs d'identification de quelques espèces chimiques Eau H₂O Dioxyde de carbone CO₂ Dioxygène 0₂ Dihydrogène H₂ lon chlorure CI- lon fer (II) Fe²+ lon fer (III) Fe³+ lon cuivre (II) Cu²+ Protocole Mets en contact la substance à tester avec du sulfate de cuivre anhydre. Verse quelques mL d'eau de chaux dans le récipient contenant le gaz et agite. Introduis une bûchette incandescente dans le récipient contenant le gaz. Approche une flamme de l'entrée du récipient contenant le gaz. Ajoute quelques gouttes de nitrate d'argent à la solution à analyser. Ajoute quelques gouttes de soude (solution d'hydroxyde de sodium) à la solution à analyser. Boum! Résultat attendu Si le sulfate de cuivre anhydre prend une teinte bleue, la substance testée contient de l'eau. Si l'eau de chaux se trouble (formation d'un précipité blanc), le gaz est du dioxyde de carbone. Si la bûchette s'enflamme, le gaz est du dioxygène. S'il se produit une détonation, le gaz est du dihydrogène. S'il se forme un précipité blanc qui noircit à la lumière, la solution analysée contient des ions chlorure. S'il se forme un précipité vert, la solution analysée contient des ions fer (II). S'il se forme un précipité orange-rouille, la solution analysée contient des ions fer (III). S'il se forme un précipité bleu, la solution analysée contient des ions cuivre (II). 18 THE PH 1-14 1 acide plus de H* que de HO™ H HO.. Le дворы Le pH s'évalue avec du papier pH ou à l'aide d'indicateurs colorés. 7 basique moins de H* que de HO- autant de H* que de HO- neutre Solution de plus en plus acide Solution de plus en plus basique 610 pH php HO H+ Il se mesure grâce à un pH-mètre. PH Attention sécurité solutions corrosives Les solutions très acides ou très basiques sont corrosives. Il faut porter des gants et des lunettes de protection pour les manipuler Une solution est « acide » lorsqu'elle contient plus d'ions H* que d'ions HO. Son pH est alors inférieur à 7. Une solution est « basique » lorsqu'elle contient plus d'ions HO que d'ions H*. Son pH est alors supérieur à 7. Une solution est « neutre » lorsqu'elle contient autant d'ions H* que d'ions HO. Son pH est alors égal à 7. 19 quelques techniques de séparation La distillation - Léparation des constituants d'un mélange homogène Thermomètre Vapeur d'eau Ballon Chauffe- ballon- Eau tiède Réfrigérant Eau froide Goutelettes d'eau pure La distillation est une technique qui permet de séparer les constituants d'un mélange homogène. La décantation – Léparation liquide-solido ou liquido-liquido eau boueuse Mélange hétérogène mélange hétérogène on laisse reposer papier filtre eau boueuse décantée La filtration - Léparation liquido-solide Mélange hétérogène le dépôt le filtrat dépôt solide filtrat: mélange homogène Phase liquide qui surnage Phase solide au bas du verre à pied 20 L'ampoule à décanter - Léparation liquido-liquido fer Décantation on laisse se séparer dans l'ampoule les liquides non miscibles La méthode eau minérale gazeuse Liquide le moins dense chauffage Liquide le plus dense 3 par déplacement d'eau - Léparation liquido-gaz tube à dégagement On laisse couler le liquide le plus dense dans un premier bécher. On laisse couler le liquide le moins dense dans un deuxième bécher. cristallisoir rempli d'eau gaz recueilli 21 Grandeur - Formule La masse volumique d'un objet notée p est la masse d'une unité de volume c'est-à-dire, dans le système international, la masse d' 1 m³. Son unité est donc le kilogramme par mètre cube noté kg/ m³. En pratique, on utilise aussi le g/cm³. Masse volumique P= Massuros Pour connaître la masse volumique d'un matériau quelconque, il suffit de récupérer un morceau de ce matériau. Mettre la balance sur ON m V On veut mesurer la masse volumique de l'or : on dispose d'une pépite. Mesure de la masse On mesure la masse de la pépite : m (en g) Utiliser une éprouvette graduée Tarer la balance il doit s'afficher 0.00 g Mesure du volume On mesure le volume de la pépite : V (en cm³) La remplir de liquide Lecture volume V₁ V₁ Mesurer la masse de la pépite Introduire la pépite Lecture volume V₂ V₂ L'écart entre V₂ et V₁ correspond au volume de la pépite 22 Mouvement et Interaction 23 24 Vitesse = Unités : m / s Calcul : Distance parcourue Temps du parcours Constante Vitesse Le mouvement est uniforme Est caractérisé par Variable Le mouvement est ralenti - Le mouvement Le mouvement est accéléré Définition : Déplacement d'un objet dans l'espace Est caractérisé par Ligne droite Le mouvement est décrit par rapport à un repère Le mouvement est rectiligne Trajectoire Cercle Le mouvement est circulaire Caractérisation du mouvement Erajectoire Calcul de vitesse m/s → V _d Rappels: 1h 60 min = 3600 s 1 15 min = h = 0,25 h 4 Exemples de conversions : Dans le système international l'unité de la vitesse est le mètre par seconde (m/s ou m.s¹) Convertir 90 km/h en m/s : 90 km: 90 x 1000 = 90 000 m 1h = 3600s 20 m = 20 1000 1h = 3600 s ➜ Convertir 20 m/s en km/h : m km = 0,02 km 90 km/h = 20 m/s = m/s 20 1000 90 1 km/h V x 3,6 10 min 90 × 1000 1 × 3600 + 3,6 x 3600 20x 20 min = =h 6 1 000 90 × 3,600 3,600 1000 d km/h = 20 x3.6 = km h = 90+3.6 = 25 m/s 90 000 3,600 72 km/h 25 Une action mécanique, aussi appelée force, exercée sur un objet peut : O le mettre en mouvement : O modifier sa trajectoire ou sa vitesse ; O le déformer. Une action mécanique est toujours exercée par un objet (acteur) sur un autre objet (receveur). On dit que ces 2 objets sont en interaction. On peut classer les interactions mécaniques en deux catégories : ➜ de contact (coup de poing ou vent sur une voile) → à distance (attraction gravitationnelle ou magnétique). Une force est caractérisée par : Forces → un point d'application pointe d'une punaise qui s'enfonce dans un tableau ou centre de gravité pour un objet qui tombe ➜ une direction horizontale, verticale ... → un sens de haut en bas, de la gauche vers la droite ... → une valeur : elle quantifie la force. L'unité utilisée est le Newton (en hommage à Isaac Newton) de symbole N. Elle se mesure avec un dynamomètre. 5 10N 6 Une force peut être représentée par un vecteur (flèche) dont : ➜ l'origine est le point d'application ➜ la direction et le sens sont ceux de l'interaction → la longueur est proportionnelle à la valeur de la force → On désigne souvent une force exercée par l'objet A sur l'objet B par la notation : FA/B 1cm 2N doigt D Fdoigt/punaise punaise P > Fdoigt/punaise = 5N 26 Diagramme ojot interaction djet D.O.I. Un diagramme objet-interaction met en relation un objet donné et tous les systèmes avec lesquels il interagit. → Au centre: le système étudié → Autour: tous les objets en interaction avec le système On relie les objets et le système en traçant une double flèche en pointillés pour les interactions à distance ou en traits pleins pour les interactions de contact. Objet: poisson Interaction avec la Terre et avec l'eau Eau Poisson Terre D.O.I. du poisson 27 Poids et gravitation La gravitation est une interaction attractive à distance entre tous les objets qui ont une masse. Elle est grande si les masses sont grandes et les distances qui les séparent sont petites. N kg FA/B = FB/A = G Avec G = 6,67 x 10-11 SI: la constante de gravitation universelle N → Direction: verticale → Sens: vers le bas MAMB d² m Le poids P d'un objet de masse m est la force de pesanteur (d'attraction) exercée par la planète sur cet objet. C'est un cas particulier de la gravitation. N kg → Point d'application : L'attraction terrestre s'exerce sur tous les points de l'objet, c'est une force répartie. On convient d'appliquer le poids au centre de gravité G. Cette formule vous sera donnée: il faut juste savoir l'appliquer → Intensité : P est proportionnel à la masse de l'objet kg ✓ P=mxg g est l'intensité de pesanteur, sur Terre g≈ 9,81 N.kg-1 Remarque : on a aussi m = P ÷ g et g=P÷m N/kg 28 Energies et ses conversions 29 Gransfort d'énergie Le circuit électrique et les éléments de base qui le composent servent à puiser, transporter et utiliser l'énergie de façon simple, efficace et pratique dans tous les endroits où nous en avons besoin. L'énergie ne peut ne peut être ni créée, ni détruite. Elle peut être transférée d'un objet à un autre ou convertie d'une forme en une autre. Le récepteur est l'élément qui récupère l'énergie électrique fournie par le générateur et qui la restitue sous une autre forme, adaptée à l'utilisation que l'on souhaite en faire (chaleur, énergie lumineuse, mécanique...). générateur récepteur interrupteur fermé Le générateur est l'élément qui puise de l'énergie (chimique, lumineuse, mécanique ou thermique) et qui la transforme en énergie électrique facilement transportable. Le fils de connexion permettent de transporter l'énergie électrique du générateur jusqu'au récepteur. L'organe de commande permet d'autoriser ou d'arrêter le transfert d'énergie. 30 Lymbolos ot circuits électriques et Type de dipôle Dipôles générateurs Dipôles récepteurs Fils de connexion et interrupteur Appareils de mesure pile Nom du dipôle générateur lampe moteur diode DEL (diode électroluminescente) conducteur ohmique, appelé aussi résistance fusible interrupteur ouvert interrupteur fermé fils de connexion ampèremètre voltmètre ohmmètre CERED Photo du dipôle C Ce in 0.00 Ar Symbole du dipôle F 8 M 本 ✓ ou A Ω 31 Le circuit en série Dans un circuit série, les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres en ne formant qu'une seule boucle. Le circuit en dérivation Des dipôles sont associés en dérivation lorsque l'un d'eux est branché aux bornes de l'autre. Dans un montage en dérivation, chaque récepteur est directement alimenté par le générateur et fonctionne indépendamment des autres. 32 Cension, intensité, résistance -Loi d'ohm Les lois de l'intensité 1₁ = 1₂ = 1₂ = 1₁ Dans un circuit en série (à une seule boucle), la loi d'unicité dit que l'intensité du courant électrique est la même en tout point du circuit. 1=1₁+1₂2 De plus, d'après la loi d'additivité des intensités, l'intensité du courant électrique dans la branche principale (qui comporte le générateur) est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées. Les lois de la tension U₁=U₁₁+ U₁₂ D'après la loi d'additivité des tensions, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs dans un circuit série. U₁=U₁₁ = U₁₂2 L1 D'après la loi d'unicité des tensions, la tension aux bornes de chaque dipôle en dérivation est la même dans un circuit dérivation. Résistance Loi d'ohm Un conducteur ohmique ou résistor est un dipôle qui résiste plus ou moins à la circulation du courant il agit donc sur son intensité. L'unité de résistance électrique est l'ohm de symbole V D'après la loi d'Ohm, la tension U, en volts (V), aux bornes d'un conducteur ohmique de résistance R est proportionnelle à l'intensité du courant I, en ampères (A), qui le traverse. U =RXI - A ↑ Ω 33 Puissance La puissance est une quantité d'énergie consommée par unité de temps. Elle s'exprime en watt (W). En courant continu, pour un appareil de puissance P (en watt) alimenté sous sa tension nominale (en V) et parcouru par un courant d'intensité (en A) on a la relation : A COP 2.1 A 100 W 5:15 25 W 12 V Puissance - 12\ 220 V COM 12 V Energie L'énergie est la puissance consommée pendant un certain temps. L'unité est le joule (J). On utilise aussi le wattheure (wh) 20:15 100 W Energie L'énergie électrique consommée entre 5 h 15 et 20 h 15 est : E=P-t = 100 x 15 = 1 500 Wh = 1,5 kWh ● watt (W) (A) ● P=UxI volt (V) E = Pxt Si P est exprimée en watt (W) et t en seconde (s); l'énergie E est en joule (J). ampère Si P est exprimée en watt (W) et t en heure (h), l'énergie E est en wattheure(Wh) 34 Energie cinétique, potentielle et mécanique énergie (J) - Ę (J) -Ę, () Graphique B Ć temps (s) Conversion en énergie thermique (ex. : lors d'un freinage) Énergie cinétique Objet en mouvement Proportionnelle à : - masse m - vitesse v au carré E = 2 AX X C Formes de bilans énergétiques Conversion de l'une en l'autre ÉNERGIE D'UN OBJET Unité : joule (J) xmxv² 4 kg m/s énergie (J) E instant A Diagramme en bâtons énergie (J) E E instant B Objet en altitude énergie (J) Énergie potentielle Dépend de: - masse m - altitude E instant C L'énergie mécanique notée Em est la somme de l'énergie cinétique Ec et de l'énergie de position Ep. Em = Ect - Ep C En l'absence de frottements, l'énergie mécanique se conserve (Em = constante). Lors d'une chute libre sans frottements, l'énergie mécanique se conserve et l'énergie de position diminue alors que l'énergie cinétique augmente. L'énergie de position se convertit en énergie cinétique. 35 Lources et formes d'énergie Lources d'énergie Sources d'énergie renouvelables source d'énergie inépuisable à l'échelle humaine. (chaleur de Soleil, vent, eau...) Sources d'énergie non renouvelables ou fossiles source d'énergie dont les stocks sont épuisables à l'échelle humaine. (charbon, pétrole, gaz, uranium...) Formes d'énergie aliments charbon pile énergie chimique énergie de rayonnement (ou lumineuse) lumière du lumière visible Soleil et lumière invisible feu énergie thermique L'énergie énergie mécanique (cinétique et potentielle) radiateur personne en mouvement éclair énergie électrique énergie nucléaire eau d'un barrage intérieur duSoleil électricité Ba Kr réaction nucléaire 36 Une chaîne énergétique décrit une situation d'un point de vue énergétique. On y distingue : ➤ Les réservoirs d'énergie, systèmes qui permettent de stocker de l'énergie ➤ Les convertisseurs d'énergie, systèmes qui transforment l'énergie qu'ils reçoivent en une autre forme d'énergie >Les transferts d'énergie entre deux systèmes Chaine énergétique Un réservoir est symbolisé par un rectangle, un convertisseur par un ovale et un transfert par une flèche. Convention : Réservoir Ex: air en mouvement Convertisseur Ex: éolienne Exemple : chaine énergétique d'une éolienne Air en mouvement Transfert (énergie mécanique) mécanique Éolienne Transfert d'énergie Transfert électrique Transfert thermique Ex: énergie mécanique Réseau électrique Environnement (énergie thermique) Il faut un ou des réservoirs au début et à la fin de la chaine. L'environnement est très souvent un des réservoirs de fin de chaine. L'énergie qui s'y trouve transférée sous forme thermique est considérée comme une perte (d'un point de vue économique). Ainsi, dans cet exemple, une partie de l'énergie reçue par l'éolienne n'est pas transformée en électricité mais en chaleur. 37 Des signaux observer роич et communiquer 38 Lource primaire et diffusante Les sources de lumière primaires produisent la lumière qu'elles émettent. Ex: Le soleil, la lampe. Les objets diffusants ne produisent pas de lumière. Ils ne font que renvoyer une partie de la lumière qu'ils reçoivent. Ex: La lune, un écran blanc La lumière La vitesse La lumière peut traverser des milieux translucides et transparents. On retiendra que la vitesse de la lumière dans le vide vaut : c= 300 000 km/s = 300 000 000 m/s 300 000 km/s 225 000 km/s 123 000 km/s Air Eau Diamant La propagation Propagation rectiligne de la lumière Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. Un faisceau de lumière est un ensemble de rayons lumineux. faisceau divergent Représentation d'un · rayon, ou d'un faisceau lumineux On représente un rayon de lumière par une ligne droite fléchée dans le sens de la propagation. Représentation d'un rayon de lumière entre la source et l'œil. La lumière se propage pratiquement à la même vitesse dans l'air mais moins vite dans les milieux transparents comme l'eau ou le verre. faisceau parallèle La source de lumière ponctuelle S émet de la lumière dans toutes les directions. faisceau convergent 39 Visualisation d'un faisceau lumineux Un faisceau lumineux n'est visible que lorsque le milieu qu'il traverse contient des particules qui diffusent la lumière comme la poussière, le brouillard ou la fumée. S. source lumineuse faisceau de lumière 10 milliards degrés K particule diffusant la lumière Rayons Rayons gamma X Couleur La couleur d'un objet est la couleur de la lumière qu'il diffuse lorsqu'il est éclairé en lumière blanche. source Longueur d'onde croissante Energie (= température) croissante 10 millions 10.000 degrés K degrés K Ultra- violet Ultra- violet 100 degrés K Infra- rouges chiffon poussiéreux umière Infra- visible rouges 1 degré K Micro- ondes écran Ondes radio 40 Emetteur qu'est ce que le son ? La production d'un son est due à la vibration d'une source (cordes, tuyaux, cordes vocales...). Cette vibration entraîne une variation de pression de l'air qui se propage et qui atteint le récepteur. Le Un son ne se propage pas dans le vide. Un son est caractérisé par sa fréquence et son intensité acoustique. 0 son Propagation Dans l'air, le son se propage à une certaine vitesse, il met donc un certain temps pour arriver jusqu'à nos oreilles à partir du lieu où il a été produit. 20 Hz La vitesse de propagation du son dépend du milieu qu'il traverse; dans l'air, sa vitesse est 340 m/s. Dans l'eau, sa vitesse est 1460 m/s. Infrason Milieu de Propagation Caractéristiques d'un son La fréquence La fréquence d'un son est le nombre de vibration par seconde ; elle se mesure en hertz, noté Hz. La hauteur d'un son est définie par sa fréquence. En dessous de 20 Hz et au-delà de 20 000 Hz, les sons ne sont plus audibles par les humains : ce sont les infrasons et les ultrasons. Graves 300 Hz Récepteur 1 500 Hz médium son 20 000 Hz aigus ultrasons f(Hz) 41 L'intensité L'intensité sonore se mesure avec un sonomètre et s'exprime en décibel, noté dB. 10 Au-delà de 80 dB, il y a des risques auditifs. La durée d'écoute devient déterminante. Chambre 20 sourde 882 30 Désert - 40 REPOSANT ==== Chambre à coucher Séjour calme 50 Bureau calme 60 70 GÊNANT ▼ Restaurant. bruyant, rue animée Conversation normale, grand magasin 80 90 FATIGANT ▼ Alarme de voiture, passage du métro Arrivée d'un train en gare Un sonomètre 100 110 120 130 180 (dB) DANGEREUX DOULOUREUX Passage d'un train en gare Marteau- piqueur Moteur à réaction au sol Passage d'une F1 entendue des tribunes Fusée Ariane au décollage 42 Le Le sonar Sonde Applications ( 114 m L'échographie Au cours d'une échographie, une sonde envoie des signaux ultrasonores en direction de l'organe à visualiser. Au cours de son trajet à travers la matière, l'onde va être réfléchie par les << obstacles » qu'elle rencontre. ultrasons émis (aller) ultrasons reçus (retour) lumière Un sonar est un appareil utilisant les propriétés particulières de la propagation du son dans l'eau pour détecter et situer les objets sous l'eau. La fibre optique La fibre optique est constituée d'une gaine entourant un cœur d'indice plus important de sorte que lorsque la fibre reçoit de la lumière à une extrémité, cette lumière est totalement transmise à l'autre extrémité en restant confinée dans le cœur de la fibre et ce, quelque soit la courbure de la fibre. Les fibres optiques permettent donc de conduire la lumière. Gaine Obstacle Coeur Coeur Gaine Protection 43