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Résumés de cours de Physique-Chimie
Terminale S
P.-M. CHAURAND
Lycée de Chamalières
Année scolaire 2013-2014
Table des matières
1 Ondes et particules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Caractéristiques des ondes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Propriétés des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4 Analyse spectrale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5 Échange de proton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
6 Contrôles de qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
7 Lois de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
8 Mouvements dans les champs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
9 Cinétique et catalyse chimiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
10 Représentation des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
11 Travail et énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
12 Relativité restreinte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
13 Transformations organiques I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
14 Transformations organiques II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
15 Stratégie de synthèse et sélectivité. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
16 Dualité onde-particule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
17 Transferts d"énergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
18 Les enjeux énergétiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
19 Développement durable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
20 Numérisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
21 Transmission. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
22 Science et société . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chapitre 11
Chapitre 1
Ondes et particules
RayonnementCe terme général va qualifier l"émission de particules, qu"il s"agisse de photons (consti- tuants en particulier la lumière visible, mais aussi les ondes électromagnétiques), de neutrinos (par- ticules de masse très faible et qui interagissent très faiblement avec la matière) ou de matière " or- dinaire » (en particulier, des protons et des élec- trons).CosmiqueOn nomme rayonnement cosmique primaire le
flux de particules en provenance de l"espace, ren- contrant les couches hautes de l"atmosphère. Ces particules ont pour source principale le Soleil, et hors les photons non chargés et les neutrinos de masse très faible, on distingue principalement des protons et des électrons. AtmosphèreEn interagissant avec les atomes et molé- cules de l"atmosphère, ces protons ou électrons du rayonnement cosmique primaire créent des réac- tions nucléaires à l"origine de gerbes de particules. Parmi toutes les particules émises, des muons, sem- blables à des électrons, mais avec une masse plusélevée, atteignent le sol.
Fenêtres de transparenceTous les photons en prove- nance du Soleil (et éventuellement d"autres astres) ne se retrouvent pas au niveau du sol. Certains sont arrêtés par l"atmosphère. On parle de fenêtre de transparence pour qualifier les bandes de fréquence pour lesquelles les ondes électromagnétiques tra- versent l"atmosphère, essentiellement dans le do- maine radio et une (petite!) bande dans le do- maine visible. ProtectionL"opacité de l"atmosphère nous protège d"une partie des photons gamma, X et UV. Le champ ma- gnétique terrestre nous protège des particules char- gées, principalement protons et électrons, dont une partie plonge aux pôles en émettant à l"occasion de magnifiques aurores boréales. SourcesLe Soleil est la source principale de rayonne- ments radio, UV, visible ou infrarouge. Une ampoule à filament ou à incandescence est une source d"infrarouge et de visible. Les diodes laser utilisées dans les lecteurs de CD sont des émetteurs d"infrarouge (les diodes laser des lecteurs de DVD et de Blu ray sont dans d"autres longueursd"ondes). Les tubes fluorescents ou " néons » émettent des UV par excitation du gaz placé entre les deux élec- trodes, UV absorbés par la couche opaque qui re- couvre le verre du tube et qui réémet de la lumièrevisible dans plusieurs bandes de fréquence.OndeUne onde correspond au déplacement d"une pertur-
bation, contenant de l"énergie, sans déplacement net de matière. Onde mécaniqueUne onde mécanique se propage dans un milieu matériel; la perturbation associée à l"onde fait intervenir un mouvement local de la ma- tière. La matière revient à sa position d"origine dès que l"onde s"est propagée. Le son, les séismes, la houle sont des exemples d"ondes mécaniques. TransversaleUne onde est dite transversale quand la di- rection de la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation. Exemples : houle, ondes sismiques. LongitudinaleUne onde est dite longitudinale quand la direction de la perturbation est parallèle à la di- rection de propagation. Exemples : son, ondes sis- miques (on distingue les ondes sismiques longitu- dinales des transversales). PuissanceLa puissance?en watt (W) est égale à l"éner- gie E en joule (J) consommée ou dissipée par unité de temps, c"est-à-dire pendant la duréeΔten se- conde (s) : ?=E Δt IntensitéL"intensité I en watt par mètre carré (W·m-2) d"une onde est égale à la puissance véhiculée? par unité de surface S en mètre carré (m 2) : I=? S NiveauLe niveau (oulevelen anglais), noté L, exprimé en décibel (symbole dB), est relié à l"intensité I par :L=10·log"I
I0" I0est l"intensité de référence, dont la valeur sera
toujours donnée (en général, c"est l"intensité mini- male que le détecteur d"ondes peut mesurer).Détecteurs d"ondesOn procède par exemple :
l"oeil est un détecteur d"ondes électromagné- tiques visibles, dans ce qui est appelé le do- maine du visible (longueur d"onde entre 380 et760 nm);
les photodiodes sont en général (trop) sensiblesà l"IR proche, en sus du visible;
l"oreille est un détecteur d"ondes sonores, dans ce qui est appelé le domaine de l"audible (de20 Hz à 20 kHz);
2Chapitre 2
un microphone est un détecteur d"ondes so- nores, la surpression ou le déplacement des mo- lécules est converti en tension électrique; un sismomètre a pour but de détecter les ondes sismiques... Détecteurs de particulesOn procède par exemple : une plaque photographique " argentique » est un excellent détecteur de photons et de parti- cules ionisantes; un compteur Geiger permet aussi de détec-ter le passage d"une particule ionisante (élec-tron, proton, particule alpha ou noyau d"hé-lium, muon...);
le cosmodétecteur du CPPM de Marseille, avec ses raquettes de matériau scintillant, permet aussi de détecter les particules ionisantes; les scintillateurs, les chambres à fils ou trajec- tomètres, les calorimètres ou absorbeurs d"un accélérateur de particules comme celui du LHC au CERN (Génève) permettent une identifica- tion des particules produites lors des chocs.