[PDF] Résumés de cours de Physique-Chimie Terminale S

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Résumés de cours de Physique-Chimie

Terminale S

P.-M.Chaurand

Lycée de Chamalières

Année scolaire 2015-2016

Table des matières

Table des matièresii

1 Caractéristiques des ondes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Propriétés des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3 Analyse spectrale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4 Échange de proton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

5 Contrôles de qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

6 Lois de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

7 Mouvements dans les champs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

8 Cinétique et catalyse chimiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

9 Particules et rayonnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

10 Représentation des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

11 Travail et énergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

12 Chimie organique I (microscopique) . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

13 Relativité restreinte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

14 Chimie organique II (macroscopique) . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

15 Dualité onde-particule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

16 Stratégie de synthèse et sélectivité . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

17 Transferts d"énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

18 La chimie verte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

19 Numérisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

20 Transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

21 Les enjeux énergétiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

22 Science et société. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Chapitre 11

Chapitre 1Caractéristiques des ondes

CéléritéLa céléritévd"une onde, en mètre par se- conde (m·s-1), est donnée par (notations évi- dentes) : v=d t

Onde progressiveUne onde progressive corres-

pond au déplacement d"une perturbation sans déformation. La perturbation d"un point du mi- lieu à l"instanttest identique à celle de la source au tempst?=t-τ,τétant le retard du point par rapport à la source (définition va- lable aussi entre deux points quelconques). Espace & temps sont alors liés, puisque l"on re- trouve la même forme d"onde plus loin, un peu plus tard, une fois qu"elle a " progressé ». Latis ProVous devez être aptes à mener des me- sures de distances, de vitesses et de retards, sur des chronophotographies ou sur des enregistre- ments, éventuellement avec l"aide d"un logiciel (comme Latis Pro au lycée).

OscilloscopeVous devez être capable de mesurer

le retard d"un clap sonore ou d"une salve d"ul- trasons à l"aide d"un oscilloscope. Notez bien que deux montages sont possibles, suivant que l"on dispose d"un ou de deux récepteurs.

Onde progressive périodiqueUne onde pro-

gressive périodique a toutes les caractéristiques de l"onde progressive, avec en plus un caractère périodique. Il faut savoir reconnaître une telle onde (mettre en évidence la répétition d"un motif élémen- taire), et savoir mesurer sa périodeT(qui est la durée d"émission d"un motif élémentaire) le plus précisément possible (typiquement, sur plusieurs périodes).

Période temporelleChaque point du milieu su-

bit la même perturbation à intervalles de temps

égaux àT.

Période spatialeLa même perturbation se re-

produit identique à elle-même dans la direction de propagation. La plus petite distance entre motifs identiques consécutifs est la période spa- tiale. Il est encore plus correct de dire que la longueur d"onde est la plus petite distance entre deux points en phase.Cas des ondes sinusoïdalesUne onde progres- sive périodique est dite sinusoïdale si l"évolu- tion périodique de la source peut être associée

à une fonction sinusoïdale.

Longueur d"ondeLa période spatiale est appe-

lée longueur d"onde et notéeλ, en mètre (m). Le lien entre période spatialeλet période tem- porelleTen seconde (s) fait intervenir la célé- ritévde l"onde :

λ=vTouλ=v

f RéfractionLa réfraction d"une onde est le chan- gement de sa direction de propagation lors du changement de milieu. Loi de Descartes : n

1sini1=n2sini2

Ce phénomène s"explique par la différence de célérité de l"onde en fonction du milieu. DispersionLe milieu est dispersif si la célérité des ondes dépend de leur fréquence.

Un bon exemple est le verre ou l"eau, faible-

ment dispersifs pour la lumière visible, ce qui explique la dispersion par un prisme ou par des gouttes d"eau (spectre de la lumière blanche ou " arc-en-ciel »).

Un bon contre-exemple est le son dans l"air,

donc la propagation est très agréablement non dispersive (sons aigus et sons grave ont même célérité). Analyse spectraleConsiste à décomposer un si- gnal en une somme de sinus, par un procédé ap- pelé " transformé de Fourier » (TFT en abrégé).

On obtient un spectre : en abscisse (axe ho-

rizontal), la fréquence, en ordonnée (axe ver- tical), l"amplitude, permettant de juger d"un coup d"oeil de l"importance de telle ou telle fré- quence dans l"onde totale. Ceci permet de remonter aux fréquences de ré- sonance de la source de l"onde.

Perception sonoreUn son est caractérisé par

trois perceptions : hauteur, timbre et intensité.

Chaque perception physiologique correspond à

une mesure physique : - la hauteur correspond à la fréquence du fon- damental du son;

2Chapitre 2

- le timbre correspond aux amplitudes rela- tives des harmoniques dans le spectre; - l"intensité correspond à l"amplitude de la vi- bration sonore reçue.

TransitoiresLes transitoires d"attaque et d"ex-

tinction sont importantes quant à la perception finale donnée par un son. ReconnaîtreTimbre & transitoires d"un son dé- pendent fortement de l"instrument utilisé pour produire le son. Ainsi le timbre permet de re-connaître l"instrument.

Bruit ou noteUn spectre permet de faire la dif-

férence entre : - un bruit " blanc » : aucune fréquence ne ressort plus qu"une autre; - une note (des pics multiples dont les fré- quencesfnsont multiples entier d"une fré- quence fondamentalef1, tel que : f n=nf1

Chapitre 2Propriétés des ondes

DiffractionLa diffraction est l"étalement des di- rections de propagation de l"onde lors de sa ren- contre avec un obstacle ou une ouverture. Cet étalement est d"autant plus marqué que les di- mensions de l"obstacle ou de l"ouverture sont proches de la longueur d"onde (le signe≂signi- fiant " du même ordre de grandeur ») : d≂λ

Description de la lumièreLe phénomène de

diffraction de la lumière prouve qu"elle peut être décrite comme une onde. La notion de dua- lité onde-corpuscule sera abordée plus tard. faisceaulaser 2 D Fente horizontaleFigure de diffraction verticale a

Ouverture du faisceau diffractéLe demi-dia-

mètre apparent - ou demi-ouverture angulaire θd"un faisceau de lumière de longueur d"onde λ, diffracté par une fente ou un fil de dimension a, est donnée par la relation : aoùθest un angle exprimé en radians (rad),λ etaétant des longueurs en mètres (m).

Figure de diffractionLa figure de diffraction

obtenue est la suivante (une tache centrale de diffraction et des taches latérales) :

La largeur?de la tâche centrale de diffraction

est mesurée au niveau des points de lumière nulle (extinction), pas au niveau des limites ap- parentes de la tâche, qui dépendent des condi- tions d"éclairage! Cette largeur?est double des interfranges des tâches latérales.

La largeur?de la tâche est d"autant plus

grande que la largeurade l"obstacle ou de la fente est petite, et que la longueur d"ondeλde la lumière est grande. ConditionsLa diffraction est toujours présente; néanmoins, afin que le phénomène soit bien vi- sible, on est amené à utiliser deux ou trois pe- tites astuces expérimentales (comme augmen- ter la distanceDpour que la tâche de diffrac- tion soit plus grosses). Vous devez savoir iden- tifier les situations physiques où il est pertinent de prendre en compte le phénomène de diffrac- tion!

Lumière monochromatiqueUne lumière mo-

nochromatique est une onde électromagnétique de fréquence unique (notéeν, lettre grecque " nu », notation équivalente àfmais en plus snob).

Chapitre 23

Lumière polychromatiqueUne lumière poly-

chromatique est un ensemble d"ondes électro- magnétiques de fréquences différentes.

Spectre visibleLe spectre visible correspond à

des ondes électromagnétiques de longueurs d"onde dans le vide comprises entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge) environ. En dessous de 400 nm, on parle d"ultraviolets; infrarouges au-dessus de 800 nm.

Propagation de la lumièreLa lumière est une

onde électromagnétique, qui n"a pas besoin d"un milieu matériel pour se propager. La pro- pagation est donc possible autant dans le vide que dans les milieux transparents.

Longueur d"onde dans le videLa longueur

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