[PDF] Bacpro PHYSIQUES. S C I E

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Daniel SapiencePHYSIQUES

SCIENCES

CHIMIQUES

Bacpro

TRONC COMMUN

1 reet T erm

NOUVEAU PROGRAMME

BAC PRO 3 ANS

Livre du professeur

T8 CME6 CME7 SL5

Édition: Clarisse Léon-Darras/Alexandra Fouilleroux

Coordination artistique: Isabelle Jalfre

Fabrication: Maria Pauliat

Composition et schémas: JPM

© Nathan - 25 avenue Pierre de Coubertin - 75013 Paris - 2010

ISBN: 978-2-09-161210-2

4SOMMAIRE

SOMMAIRE

©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit 3

SOMMAIRE

PARTIE 1 - LES TRANSPORTS

CHAPITRE 1 - L"oxydoréduction

Activité 1Réaliser et interpréter des réactions d"oxydoréductionActivité 2Étudier l"action d"un acide sur un métalActivité 3Prévoir le sens d"une réaction d"oxydoréductionActivité 4Découvrir un phénomène de corrosionActivité 5Comprendre pour lutter contre la corrosion

CHAPITRE 2 - Piles et accumulateurs ............................................................................................................................................................................14

Activité 1Fabriquer une pileActivité 2Connaître le principe d"une pileActivité 3Connaître le principe d"un accumulateurActivité 4Produire du courant alternatifActivité 5Utiliser le courant produit par un alternateur automobileActivité 6Étudier le comportement d"une diode en courant continuActivité 7Utiliser une diode en courant continuActivité 8Tracer la caractéristique d"une diodeActivité 9Étudier le comportement d"une diode en courant alternatifActivité 10Redresser un courant alternatifActivité 11Filtrer un courant redressé

CHAPITRE 3 - Les fluides ........................................................................................................................................................................................................26

Activité 1Déterminer la force de poussée d"ArchimèdeActivité 2Connaître les conditions de flottabilité d"un matériauActivité 3Connaître les conditions d"équilibre d"un corps flottantActivité 4Caractériser la pressionActivité 5Calculer une pressionActivité 6Caractériser la pression et les forces pressantesActivité 7Déterminer la différence de pression entre deux points d"un fluide au reposActivité 8Différencier pression atmosphérique, pression absolue et pression relativeActivité 9Découvrir l"effet Venturi

CHAPITRE 4 - La vitesse des véhicules électriques ...............................................................................................................................................39

Activité 1Mettre en évidence la force de LaplaceActivité 2Connaître le principe du moteur a courant continuActivité 3Tracer la caractéristique d"un moteur à courant continuActivité 4Utiliser le modèle équivalent de l"induit d"un moteur à courant continuActivité 5Mesurer le couple résistant et l"intensitéActivité 6Mesurer la fréquence de rotation et la f.e.m.Activité 7Découvrir le moteur asynchroneActivité 8Faire varier la fréquence de rotation d"un moteur asynchrone Activité 9Mesurer la fréquence de rotation d"un moteur asynchrone et le couple résistant

PARTIE 2 - CONFORT DANS LA MAISON ET L"ENTREPRISE

CHAPITRE 5 - Le chauffage

Activité 1Déterminer la variation de température de deux matériaux différentsActivité 2Constater les effets d"un transfert de chaleurActivité 3Expliquer la sensation de chaud ou de froidActivité 4Mesurer une résistance à l"aide d"un ohmmètre

Activité 5Vérifier que la puissance d"un conducteur ohmique est donnée par l"expressionU 2 R Activité 6Vérifier que l"énergie d"un conducteur ohmique est donnée par l"expressionU 2 t

RActivité 7Savoir que la chaleur et le rayonnement sont deux modes de transfert de l"énergieActivité 8Définir la convectionActivité 9Définir la conductionActivité 10Identifier les produits de la combustion complète d"un hydrocarbureActivité 11Brûler les hydrocarbures pour produire de l"énergie thermiqueActivité 12Écrire et équilibrer l"équation de combustion d"un hydrocarbureActivité 13En savoir davantage sur la combustion des hydrocarbures

CHAPITRE 6 - Confort et développement durable ...................................................................................................................................................67

Activité 1Différencier énergie et puissanceActivité 2Calculer le rendement d"un appareil de chauffageActivité 3Calculer la résistance thermique d"un matériauActivité 4Calculer un flux thermiqueActivité 5Titrer une solution par un dosage acide baseActivité 6Mesurer le pH d"une solution aqueuseActivité 7Calculer le pH d"une solution aqueuseActivité 8Connaître le mécanisme de formation des ionsActivité 9Connaître l"importance de la dureté d"une eauActivité 10Mettre en évidence la présence d"ions Ca

2+ et Mg 2+

dans une solution aqueuseActivité 11Déterminer expérimentalement le degré hydrotimétrique d"une eauActivité 12Identifier des matières plastiquesActivité 13Distinguer les plastiques recyclables des emballages (norme din 6120)

CHAPITRE 7 - Les dispositifs de chauffage .................................................................................................................................................................83

Activité 1Identifier les pôles d"un aimant ou d"une bobine parcourue par un courant

5SOMMAIRE

©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit 4

Activité 2Caractériser un champ magnétiqueActivité 3Déterminer le sens du champ magnétique crée par une bobineActivité 4Identifier les pôles nord et sud d"une bobineActivité 5Calculer un flux magnétiqueActivité 6Faire varier le flux pour produire un courantActivité 7Déterminer le sens du courant induitActivité 8Connaître le principe des plaques à inductionActivité 9Vérifier expérimentalement la loi de Boyle-MariotteActivité 10Convertir une pressionActivité 11Comprendre le fonctionnement d"une pompe a chaleur Activité 12Calculer une vitesse d"écoulement et un débitActivité 13Appliquer l"équation de conservation du débitActivité 14Appliquer l"équation de BernoulliActivité 15Mesurer une vitesse d"écoulement d"air et mesurer une pression

CHAPITRE 8 - La distribution de l"énergie électrique ..................................................................................................................................99

Activité 1Transformer le courant électrique pour le transporterActivité 2Identifier les prises de courant à l"atelierActivité 3Connaître le rôle du fil de terreActivité 4Réaliser la somme de deux intensités instantanéesActivité 5Visualiser une puissance instantanéeActivité 6Utiliser un wattmètreActivité 7Différencier les tensions d"une distribution triphaséeActivité 8Visualiser les tensions simples d"une distribution triphaséeActivité 9Visualiser les tensions composéesActivité 10Construire une tension composée

PARTIE 3 - SON ET LUMIÈRE

CHAPITRE 9 - Réflexion et réfraction

Activité 1Étudier la propagation de la lumièreActivité 2Vérifier les lois de la réflexionActivité 3Établir la seconde loi de la réfractionActivité 4Déterminer l"angle limite de réfractionActivité 5Déterminer la déviation d"un rayon lumineux traversant une lame à face parallèleActivité 6Déterminer la déviation d"un rayon lumineux traversant un prismeActivité 7Guider la lumièreActivité 8Dessiner le chemin de la lumière dans une fibre optique

CHAPITRE 10 - Les sons ..................................................................................................................................................................................................125

Activité 1Comprendre la propagation du son dans l"airActivité 2Mesurer une longueur d"ondeActivité 3Mesurer la célérité du son dans l"airActivité 4Vérifier la loi de la réflexion d"une onde sonoreActivité 5Percevoir un sonActivité 6Transmettre un signal sonore par fibre optiqueActivité 6Transmettre un signal sonore par fibre optique (alternative)

CHAPITRE 11 - L"œil et la lumière ............................................................................................................................................................................135

Activité 1Simuler un œilActivité 2Construire l"image créée par une loupeActivité 3Vérifier que le grossissement d"une loupe dépend de sa distance focaleActivité 4Décomposer et recomposer la lumière par un prismeActivité 5Déterminer les longueurs d"ondeActivité 6Connaître les dangers des u.v. pour l"œilActivité 7Mesurer l"éclairement d"une lampe

CHAPITRE 12 - Les lentilles convergentes ..........................................................................................................................................................144

Activité 1Identifier une lentille convergenteActivité 2Différencier image réelle et image virtuelleActivité 3Déterminer les foyers image et objet d"une lentille convergenteActivité 4Déterminer la distance focale d"une lentille mince convergenteActivité 5Vérifier les formules de conjugaison et de grandissementActivité 6Construire une image

CHAPITRE 13 - Lumière et couleur ..........................................................................................................................................................................155

Activité 1Caractériser un rayonnement monochromatiqueActivité 2Utiliser un spectroscope à réseauActivité 3Observer des spectres lumineuxActivité 4Réaliser une synthèse additiveActivité 5Déterminer une couleur par synthèse additiveActivité 6Mettre en évidence l"effet d"un filtre de couleur primaire Activité 7Mettre en évidence l"effet d"un filtre de couleur secondaireActivité 8Réaliser une synthèse soustractiveActivité 9Déterminer la couleur d"un objet éclairé

Passons la certification intermédiaire - Contrôle en Cours de formation ........................................................................................167

Passons la certification intermédiaire - Épreuve ponctuelle Passons le BAC PRO - Contrôle en Cours de formation

Passons le BAC PRO - Épreuve ponctuelle

OBJECTIFS DU CHAPITRE

Reconnaître une oxydation et une réduction.

Placer un élément dans la classification électrochimique.

Prévoir le sens d"une réaction.

Écrire et équilibrer les équations d"oxydoréduction.

L"oxydoréduction

CHAPITRECHAPITRE

©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit

1.Quels agents chimiques favorisent la corrosion des carrosseries automobiles?

2.Comment protège-t-on les carrosseries automobiles?

Réponses à la page 22

QUESTIONS

1 1 13 5 14 ©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit

RÉALISER ET INTERPRÉTER

DES RÉACTIONS D"OXYDORÉDUCTION

Activité

1

1. Oxydants et réducteurs

MODE OPÉRATOIREE.

1.Versezenviron 100 mL de solution de sulfate de cuivre

(Cu 2+ , SO 42-
) dans le bécher A.

2.Introduisezla lame de zinc (Zn) dans la solution.

3.Versezenviron 100 mL de solution de sulfate de zinc

(Zn 2+ , SO 42-
) dans le bécherB.

4.Introduisezla lame de cuivre (Cu) dans la solution.

5.Attendez10 minutes, puis versezenviron 5 mL de la

solution du bécher Adans un tube à essais. Ajoutez-y quelques gouttes de la solution aqueuse d"hydroxyde de sodium.

OBSERVATIONE.

•Dans le bécher A, la lame de zinc s"est recouverte d"un dépôt de couleur rougeâtre, caractéristique du cuivre (Cu). •Dans le tube à essais, on observe l"apparition d"un précipitéblancdû aux ions zinc (Zn 2+ ) présents dans la solution. •Dans le bécher B, aucuneréaction ne s"est produite.

CONCLUSIONE.

•Un certain nombre d"atomes de la lame de zinc se sont transformés en ions zinc II de formule Zn 2+ en perdant 2 électrons. Les atomes de zinc sont des réducteurs.

La réaction s"appelle une oxydation.

Une oxydation est une

perted"électrons.

Les ions Cu

2+ se sont transformés en cuivre métallique Cu en gagnant

2 électrons.

•Les ions Cu

2+ sont des oxydants. La réaction s"appelle une réduction.

Une réduction est un

gaind"électrons. •Le nombre d"électrons perdus au cours de l"oxydationpar le réducteur est toujours égal au nombre d"électrons gagnés par l" oxydantau cours de la réduction.

•Réduction et oxydation sont simultanées, une telle réaction est une réaction d"oxydo-

réduction.

Le bilan de la réaction s"écrit :

Zn→Zn

2+ +2e Cu 2+ +2e →Cu Cu 2+ +Zn→Zn 2+ + Cu Aucune réaction ne se produit dans le bécher B, les ions Zn 2+ n"oxydent pas le cuivre.

Les ions Cu

2+ sont plus oxydants que les ions Zn 2+

Matériel

Deux béchers de

250 mL étiquetés

Aet B

Un tube à essais

Une lame de zinc

Une lame de cuivre

Une solution de

sulfate de cuivre

à 0,1 mol/L

Une solution de

sulfate de zinc

à 0,1 mol/L

Une solution

aqueuse d"hydroxyde de sodium à 0,1 mol/L

Un erlenmeyer

marqué "récupération des produits usagés» AB 6

15CHAPITRE1•L"oxydoréduction

©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit

2. Pouvoir oxydant

MODE OPÉRATOIREE.

1.Introduisezle copeau de cuivre dans un tube à essais propre.

2.Versez2 cm

3 de la solution de nitrate d"argent (Ag , NO 3

OBSERVATIONE.

•Le copeau de cuivre se recouvre d"un dépôt de couleur grise: c"est de l" argentà l"état métallique.

CONCLUSIONE.

•Les ions Ag

ont gagné un électron, ils ont été réduits.

Ce sont des

oxydants . •Pendant ce temps, les atomes de cuivre ont perdu2 électrons pour donner des ions cuivre II, de formule Cu 2+ . Les atomes de cuivre ont été oxydés, ce sont des réducteurs. •Aucune réaction ne se produit si on plonge un fil d"argent dans une solution de sulfate de cuivre: les ions cuivre II Cu 2+ n"oxydentpas les atomes d"argent.

Les ions Ag

sont plus oxydantsque les ions Cu 2+ qui sont eux même plus oxydants que les ions Zn 2+

•Le bilan de la réaction s"écrit:

Cu→Cu

2+ +2e 2 Ag +2e →2 Ag 2 Ag +Cu→Cu 2+ + 2 Ag

Dans la première expérience, l"ion Cu

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