Cours

Chapitre 36 - Cristallographie ( PDF )

(Pour les révisions des spés)

Chapitre 24 - Principe de conservation de l'énergie, le permier principe de la thermodynamique ( PDF )

• 1 Les différents types de transferts d’énergie
  • 1.1 Mise en évidence des différents types de transferts d’énergie
  • 1.2 Exemple de travail macroscopique : le travail des forces de pression
  • 1.3 Transfert thermique
• 2 Le principe de conversion de l’énergie
  • 2.1 L’énergie ne se perd pas, ne se crée pas, mais se transforme
  • 2.2 Énoncé du premier principe de la thermodynamique
  • 2.3 Un premier bilan d’énergie : 3 chemins entre 2 états d’équilibre
  • 2.4 Un deuxième exemple : Déterminer si un gaz suit la première loi de Joule, la détente de Joule-Gay-Lussac
• 3 Une nouvelle grandeur d’état, mieux adaptée aux transformations monobare, l’enthalpie
  • 3.1 Transformation monobare et définition de l’enthalpie
  • 3.2 Capacité thermique à pression constante
  • 3.3 Capacité thermique à pression constante d’un gaz parfait, relation de Mayer, lois de Joule
  • 3.4 Transformation adiabatique d’un gaz parfait, avec équilibre mécanique à tout instant : les lois de Laplace
  • 3.5 Application du premier principe au changement de phase : enthalpie de changement de phase 
  • 3.6 Application du premier principe à la calorimétrie

Chapitre 23 - Descriptions microscopique et macroscopique d’un système à l’équilibre ( PDF )

• 1 De l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique
  • 1.1 Les différentes échelles d’observation d’un système
  • 1.2 État microscopique et état macroscopique : les paramètres nécessaires à la description du système
  • 1.3 Température et pression cinétiques : deux exemples de passage d’une description microscopique à une description macroscopique
• 2 Description macroscopique d’un système à l’équilibre
  • 2.1 Quel système choisir en thermodynamique ?
  • 2.2 Équilibre thermodynamique d’un système
  • 2.3 Équations d’état des modèles idéaux
  • 2.4 Énergie interne d’un système
• 3 Des modèles plus complets
  • 3.1 Du modèle du gaz parfait au modèle du gaz de Van der Waals
  • 3.2 Phases condensées peu compressibles et peu dilatables
  • 3.3 Corps pur diphasé en équilibre

Chapitre 21 - Réactions d'oxydoréduction en solution aqueuse ( PDF )

• 1 Une réaction d’oxydoréduction : un transfert d’électrons
  • 1.1 Un exemple croisé en cours : l’oxydation du sodium
  • 1.2 Couple oxydant et réducteur ou couple rédox
  • 1.3 Les couples rédox de l’eau
  • 1.4 Un nombre pour repérer le degré d’oxydation : le nombre d’oxydation
  • 1.5 Utilisation du nombre d’oxydation
  • 1.6 Réaction d’oxydoréduction par transfert direct d’électron
• 2 Piles électrochimique et potentiels d’électrodes
  • 2.1 Équilibre et déséquilibre entre une pile et un opérateur extérieur
  • 2.2 Une demi-pile : système physico-chimique siège d’une demie réaction d’oxydoréduction
  • 2.3 Force électromotrice d’une pile, potentiel d’électrode, potentiel d’une solution
  • 2.4 Complément pour les TPs : les électrodes de référence ; le montage potentiométrique ; le montage pH-métrique
• 3 Lien entre les activités des espèces et le potentiel de la solution : la relation de Nernst
  • 3.1 Potentiel standard d’un couple rédox
  • 3.2 Énoncé de la relation de Nernst
  • 3.3 Expression pratique, à 25?C, de la formule de Nernst
• 4 Utilisation de la formule de Nernst pour prévoir l’état d’équilibre d’une pile ou d’une solution
  • 4.1 Aspect qualitatif : décharge d’une pile
  • 4.2 Généralisation : mélange de plusieurs couples dans une même solution
  • 4.3 Aspect quantitatif : lien entre les potentiels standard et la constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
  • 4.4 Détermination d’un nouveau potentiel standard
• 5 Prévoir les espèces majoritaires, les espèce incompatibles : les diagrammes de prédominances
  • 5.1 Diagramme de prédominance pour une espèce en solution
  • 5.2 Cas de la présence d’une forme solide : les diagrammes d’existence
  • 5.3 Utilisation des diagrammes de prédominance et d’existence pour prévoir une réaction d’oxydoréduction

Chapitre 20 - Réaction de précipitation en solution aqueuse ( PDF )

• 1 Dissolution d’un solide ionique
  • 1.1 Mise en évidence expérimentale
  • 1.2 Constante d’équilibre associée à l’équation de dissolution : le produit de solubilité
  • 1.3 Condition d’existence du précipité (pas d’équivalent dans les chapitres précédents)
  • 1.4 Précipitation compétitive : détermination de la constante d’équilibre de la réaction
• 2 Solubilité d’un solide (pas d’équivalent dans les chapitres précédents)
  • 2.1 Solubilité dans l’eau pur
  • 2.2 Solubilité dans une solution aqueuse quelconque
• 3 Domaine d’existence d’un précipité
  • 3.1 Diagramme d’existence et de distribution d’un précipité
  • 3.2 Application : précipitation sélective
  • 3.3 Application : Solubilité des hydroxydes amphotères

Chapitre 19 - Réaction de complexation en solution aqueuse ( PDF )

• 1 La formation d’ion complexe
  • 1.1 Une réaction rencontrée en TP : la mise en évidence de présence fer III
  • 1.2 Un complexe : un cation métallique et un ligand liés par une liaison de coordination
• 2 Réactions de formation et de dissociation des complexes
  • 2.1 La constante de dissociation : constante d’équilibre de la réaction de dissocitation
  • 2.2 La constante de formation : constante d’équilibre de la réaction de formation d’un complexe
  • 2.3 Compétition entre deux cations métalliques : détermination de la constante d’équilibre de réaction
  • 2.4 Compétition entre deux ligands : détermination de la constante d’équilibre de réaction
• 3 Composition d’une solution en fonction de la quantité de ligands présents du milieu
  • 3.1 Prédominance du cation ou d’une forme complexe en fonction de la quantité de ligand, le diagramme de prédominance
  • 3.2 Distribution du cation ou des formes complexes en fonction de la quantité de ligand, le diagramme de distribution

Chapitre 18 - Réactions acide-base en solution aqueuse ( PDF )

• 1 Réaction acide-base : une réaction chimique avec échange de protons
  • 1.1 Acide et base selon Brönsted et Lowry (1923) : donneur ou accepteur de proton
  • 1.2 L’eau, une espèce amphotère
  • 1.3 Les couples du dioxyde de carbone : un autre exemple classique d’espèce amphotère
  • 1.4 Une réaction acidobasique : un échange de proton entre un acide et une base
• 2 Constante d’acidité : la constante d’équilibre de la réaction de dissociation d’un acide dans l’eau
  • 2.1 Hydrolyse complète d’un acide fort dans l’eau ; protonation complète d’une base forte dans l’eau
  • 2.2 Une acide faible : un équilibre entre la forme acide et la forme basique
  • 2.3 La réaction d’autoprotolyse de l’eau
  • 2.4 Utilisation des constantes d’acidité pour déterminer la constante d’équilibre d’une réaction acide-base
  • 2.5 Modèle de la réaction prépondérante et échelle d’acidité
• 3 Composition d’une solution en fonction de l’acidité du milieu
  • 3.1 Une mesure du nombre d’ions oxonium : le potentiel hydrogène
  • 3.2 Prédominance de la forme acide ou basique en fonction du pH, le diagramme de prédominance
  • 3.3 Distribution des formes acides et basiques en fonction du pH, le diagramme de distribution

Chapitre 17 - Mouvement de particules chargées dans les champs E et B uniformes et stationnaires ( PDF )

• 1 Force de Lorentz exercée sur une charge ponctuelle
  • 1.1 Composante électrique de la force de Lorentz
  • 1.2 Composante magnétique de la force de Lorentz
  • 1.3 Puissance de la force de Lorentz
• 2 Mouvement d’une charge dans un champ électrostatique uniforme
  • 2.1 Trajectoire d’une charge dans un champ électrostatique uniforme
  • 2.2 Travail de la composante électrique, lien avec le potentiel électrique
  • 2.3 Accélération d’une charge par un champ électrostatique
• 3 Mouvement d’une charge dans un champ magnétostatique uniforme
  • 3.1 Établissement des équations différentielles du mouvement
  • 3.2 Une application : Le Cyclotron de Lawrence

Chapitre 16 - De la structure des molécules à leurs propriétés chimiques ( PDF )

• 1 Modèle de Lewis de la liaison covalente
  • 1.1 La liaison covalente localisée : un doublet d’électrons mis en commun
  • 1.2 Un nombre limite de liaisons dans les deux premières périodes : les règles du duet et de l’octet
  • 1.3 Modèle de Lewis des ions et molécules
• 2 Géométrie et polarité des entités chimiques
  • 2.1 La géométrie d’une molécule, une histoire de minimisation d’énergie
  • 2.2 La polarité d’une liaison, une histoire de différence d’électronégativité
  • 2.3 La polarité d’une molécule, une histoire de dissymétrie
• 3 Relations entre la structure des entités et leur propriétés physiques
  • 3.1 Des interactions entre dipôles, les liaisons faibles
  • 3.2 Des températures de changement d’état dépendant de la nature des liaisons faibles
  • 3.3 Solubilité et miscibilité d’espèces, une histoire de ressemblance

Chapitre 14 - Lentilles minces dans les conditions de Gauss ( PDF )

• 1 Image d’un objet à travers un miroir plan
  • 1.1 Un premier système optique, le miroir plan
  • 1.2 Tracé d’un rayon réfléchi, tracé d’une image
  • 1.3 Images et objets conjugués à travers un système optique
• 2 Stigmatisme et aplanétisme des systèmes optiques
  • 2.1 Stigmatisme et aplanétisme rigoureux : quand l’image d’un point est point et l’image d’un plan est un plan
  • 2.2 Des conditions expérimentales pour s’approcher du stigmatisme : les conditions de Gauss
• 3 Les lentilles minces sphériques
  • 3.1 Des dioptres sphériques aux lentilles minces
  • 3.2 Foyers principaux, distances focales, vergence
  • 3.3 Détermination des caractéristiques d’une image/d’un antécédent par construction
  • 3.4 Foyers secondaires, plans focaux, tracé du cheminement d’un rayon quelconque
  • 3.5 Grandissement transversal et relations de conjugaisons
  • 3.6 Application : condition de formation d’une image
• 4 Exemples de systèmes optiques modélisable par une seule lentille
  • 4.1 L’oeil, un dispositif à distance focale variable
  • 4.2 L’appareil photographique
• 5 Exemples de systèmes optiques modélisable par deux lentilles
  • 5.1 Le cas trivial des lentilles accolées
  • 5.2 La lunette astronomique, un exemple de système afocal
  • 5.3 Le microscope, un exemple de système focal

Chapitre 11 - Des bases de projection au service des lois de Newton ( PDF )

• 1 Rappels sur les lois de Newton
  • 1.1 Masse inertiel et principe d’inertie
  • 1.2 Principe fondamental de la dynamique (Seconde loi de Newton)
  • 1.3 Inventaire des forces usuelles et principe des actions réciproques
• 2 Des exercices avec des bases cartésiennes
  • 2.1 Bases cartésiennes, repères cartésiens, système de coordonnées cartésiennes
  • 2.2 Des problèmes de plan incliné
  • 2.3 Des mouvements dans le champ de force uniforme
• 3 Des exercices avec des bases polaires et cylindriques
  • 3.1 Système de coordonnées polaires et cylindriques, bases et repères mobiles
  • 3.2 David contre Goliath : la fronde, un exemple de mouvement circulaire
  • 3.3 Le pendule simple
  • 3.4 Une autre base mobile, la base de Frenet
• 4 Un pas vers la spé, la base sphérique

Chapitre 10 - Filtrage linéaire et passif ( PDF )

• 1 Principe du filtrage : modifier l’amplitude des harmoniques
  • 1.1 Tout signal peut se décomposer en une somme discrète ou continue de sinusoïdes
  • 1.2 Le filtrage : modifier un signal en modifiant son spectre
  • 1.3 Les principaux filtres
• 2 Définition d’un quadripôle, d’une fonction de transfert, du diagramme de Bode à partir d’un exemple : le circuit RC série
  • 2.1 La réponse en fréquence d’un filtre : la fonction de transfert
  • 2.2 Utilisation de la fonction de transfert pour déterminer le signal de sortie
  • 2.3 Recherche d’une représentation graphique : le diagramme de Bode
  • 2.4 Tracé (ou justifier le tracé) du diagramme de Bode du filtre RC
  • 2.5 Utilisation du diagramme de Bode pour déterminer le signal de sortie
• 3 Les filtres usuels du 1er et 2nd ordre
  • 3.1 Les filtres du premier ordre 10
• 3.2 Filtres du second ordre

Chapitre 9 - Systèmes linéaires en régime sinusoïdal forcé ( PDF )

• 1 Oscillateurs en régime sinusoïdal forcé
  • 1.1 Mise en équation des oscillateurs électrique et mécanique
  • 1.2 Recherche de la solution particulière : la méthode complexe
  • 1.3 Phénomène de résonance en tension ou en position
  • 1.4 Phénomène de résonance en courant ou en vitesse
• 2 Circuits linéaires en régime sinusoïdal forcé
  • 2.1 Impédance et admittance complexes d’un dipôle linéaire
  • 2.2 Lois de l'élec en RSF
  • 2.3 Applications

Chapitre 8 - Suivi temporelle d'une réaction chimique ( PDF )

• 1 Suivi temporelle d’une réaction, vitesse de réaction
  • 1.1 Hypothèses : Système fermé et homogène, transformation isochore, monobare, monotherme
  • 1.2 Réaction lente ou rapide ?
  • 1.3 Temps de demi-réaction1.4 Vitesse molaire d’apparition et de disparition d’une espèce chimique
  • 1.5 Vitesse molaire d’une réaction chimique
  • 1.6 Vitesse volumique de réaction
• 2 Loi de vitesse : lorsque la concentration influe sur la vitesse volumique de réaction
  • 2.1 Les facteurs cinétiques
  • 2.2 Loi de vitesse
  • 2.3 Réaction avec ou sans ordre courant
  • 2.4 Réaction admettant un ordre initial
  • 2.5 Détermination expérimentale de l’ordre global (courant ou initial) d’une réaction : méthode diffé-
  • rentielle
  • 2.6 Une réactif en large excès ou régénéré : la dégénérescence de l’ordre d’une réaction
• 3 Expression de la concentration en fonction du temps dans le cas d’ordre simple
  • 3.1 Réaction d’ordre nul
  • 3.2 Réaction d’ordre un
  • 3.3 Réaction d’ordre deux
  • 3.4 Détermination d’un ordre simple l’aide des temps de demi-réaction
  • 3.5 Détermination d’un ordre simple par méthode intégrale
• 4 Dépendance de la vitesse avec la température : loi empirique d’Arrhenius
  • 4.1 La loi empirique d’Arrhenius
  • 4.2 Mesure expérimentale de l’énergie d’activation
  • 4.3 Théorie des collisions

Chapitre 7 - Régimes transitoires des systèmes linéaires d'ordre 2 ( PDF )

• 1 Trois problèmes, une équation : rappels sur l’oscillateur harmonique
  • 1.1 La masse accrochée à un ressort
  • 1.2 Le circuit LC en régime libre
  • 1.3 Le pendule simple
• 2 Oscillateurs amortis
  • 2.1 Circuit RLC soumis à un échelon de tension
  • 2.2 Masse accrochée à un ressort, avec frottement fluide
  • 2.3 Résumé

Chapitre 6 - Régimes transitoires des systèmes linéaires d'ordre 1 ( PDF )

• 1 Circuit RC série soumis à un échelon de tension
  • 1.1 Position du problème et hypothèses : mais oui, on est toujours dans l’ARQS !
  • 1.2 Établissement de l’équation différentielle
  • 1.3 Résolution de l’équation différentielle
  • 1.4 Étude énergétique de la charge du condensateur
  • 1.5 À vous de jouer : régime libre du circuit RC série
• 2 Circuit RL série soumis à un échelon de tension

Chapitre 5 - Description d’un système et de son évolution vers un état final ( PDF )

• 1 Décrire l’état d’un système chimique
  • 1.1 Concentration d’une espèce en solution
  • 1.2 Espèce en phase gazeuse
  • 1.3 Espèce dans un mélange
  • 1.4 Masse volumique d’une phase condensée
• 2 Décrire l’évolution d’un système chimique
  • 2.1 La réaction chimique : un modèle pour une transformation chimique
  • 2.2 Décrire l’état d’avancé d’une réaction chimique : l’avancement molaire
  • 2.3 Cas où le taux d’avancement est proche de 1 : les réactions quantitatives et les réactions totales
• 3 Détermination expérimental de l’état d’un système : rappel sur les dosages
  • 3.1 Titrage pH-métrique
  • 3.2 Titrage par conductimétrie
  • 3.3 Dosage par étalonnage
  • 3.4 Titrage indirect ou en retour
• 4 Prévoir l’évolution d’un système vers un état d’équilibre
  • 4.1 L’Activité chimique, une grandeur intensive caractéristique de l’état physico-chimique d’une espèce
  • 4.2 Quotient de réaction
  • 4.3 Constante d’équilibre : la valeur particulière du quotient de réaction à l’équilibre thermodynamique
  • 4.4 Prévision du sens d’évolution : le quotient de réaction tend vers la constante d’équilibre
  • 4.5 Réaction totale, réaction quantitative, réaction non quantitative
  • 4.6 Quelques exemples

Chapitre 4 - Bases de l'électrocinétique ( PDF )

• 1 Le courant électrique : le mouvement de charges électriques
  • 1.1 Charge électrique
  • 1.2 Le courant électrique
  • 1.3 Mesure du courant électrique, choix d’une orientation
• 2 Potentiel, référence de potentiel, tension
  • 2.1 Énergie potentielle, potentiel électrique
  • 2.2 La tension : une différence de potentiel
  • 2.3 Mesure de la tension électrique, choix d’une orientation
  • 2.4 La loi d’additivité de la tension, une conséquence d’une interaction électrostatique conservative
• 3 Approximation des régimes quasi-stationnaires et lois de Kirchhoff
  • 3.1 Régime continu, régime variable
  • 3.2 Approximation des régimes quasi-stationnaires
  • 3.3 Conséquence 2 : Première loi de Kirchhoff, la loi des noeuds
  • 3.4 Corollaire de la loi d’additivité des tension : deuxième loi de Kirchhoff, la loi des mailles
• 4 Puissance absorbée par un dipôle
  • 4.1 Dipôle électrique, un composant avec deux bornes
  • 4.2 Puissance effectivement consommée par un récepteur, puissance effectivement fournie par un générateur, conventions de signe
• 5 Caractéristique tension-courant des dipôles linéaires usuels
  • 5.1 Position du problème : comment déterminer le comportement d’un dipôle inconnu ?
  • 5.2 Modèle du fil de connexion, modèle de l’interrupteur ouvert
  • 5.3 Le conducteur ohmique
  • 5.4 Le condensateur idéal
  • 5.5 Modèle de la bobine idéale
  • 5.6 Modèles de générateurs
• 6 Associations de dipôles linéaires
  • 6.1 Association en série de dipôles linéaires
  • 6.2 Association en parallèle de résistors : la somme des conductances
• 7 Les quatre lois à connaître sur les circuits linéaires
  • 7.1 Le diviseur de tension.
  • 7.2 Le diviseur de courant
  • 7.3 Loi des noeuds en terme de potentiels
  • 7.4 Conséquence de la linéarité des dipôles et des lois de Kirchhoff : le théorème de superposition
• 8 Modélisation de quadripôles
  • 8.1 Résistance de sortie d’un générateur, résistance d’entrée d’un voltmètre
  • 8.2 Résistance d’entrée et/ou de sortie d’un dipôle ou d’un quadripôle

Chapitre 3 - Descriptions des ondes progressives et stationnaires ( PDF )

• 1  Propagation d’un signal dans un milieu illimité, non dispersif et transparent : le modèle de l’onde pro-gressive
  • 1.1  L’onde, la propagation d’une grandeur vibrante
  • 1.2  Les ondes progressives unidimensionnelle : des ondes se propageant dans une direction sans se déformer ni s’atténuer (PY)
• 2  Ondes progressives harmoniques : des ondes décrites par des fonctions sinusoïdales du temps
  • 2.1  Modèle de l’onde progressive sinusoïdale/harmonique unidimensionnelle
  • 2.2  Période spatiale, période temporelle : la double périodicité des ondes progressives harmoniques (PY)
  • 2.3  Un mot sur les milieux dispersifs
• 3  Phénomène d’interférences à deux ondes
  • 3.1  Observation d’interférences d’onde mécanique : la cuve à onde
  • 3.2  Onde résultante
  • 3.3  Interférences entre deux ondes lumineuses de même fréquence
• 4  Un cas particulier d’interférences, les ondes stationnaires sur une corde (compléments de TP)
  • 4.1  Expérience de la corde de Melde (cf TP 3)
  • 4.2  Régime libre d’une corde vibrante : détermination de ses modes propres (PY)
  • 4.3  Régime forcé de la corde vibrante : la corde de Melde

Chapitre 2 - Oscillateur harmonique ( PDF )

• 1 Mise en évidence du phénomène
  • 1.1 Description du système masse ressort
  • 1.2 Observation du signal image de l’altitude
• 2 Description et mise en équation du phénomène physique ; notion de modèle en physique
  • 2.1 Modélisation du problème
  • 2.2 Mise en équation : recherche de la position d’équilibre
  • 2.3 Mise en équation : établissement de l’équation du mouvement
  • 2.4 Comment résoudre une équation différentielle d’ordre 2 ?
  • 2.5 Retour sur la masse suspendue au ressort (travaux dirigés)
• 3 Le signal sinusoïdal, solution d’une équation différentielle de type oscillateur harmonique
  • 3.1 Un signal périodique : un signal se répétant à intervalle de temps régulier
  • 3.2 Description d’un signal sinusoïdal
  • 3.3 Équivalence des deux formes de signaux trigonométriques
• 4 Pour approfondir l’oscillateur harmonique
  • 4.1 Aspect énergétique : conservation de l’énergie mécanique du système
  • 4.2 Confrontation du modèle et de l’expérience
  • 4.3 Cas du ressort vertical

Chapitre 1 - Analyse dimensionnelle ( PDF )

• I. Les dimensions en sciences physiques
  • I.1. On ne mélange pas les choux et les carottes
  • I.2. Deux grandeurs comparables ont la même dimension
  • I.3. Les 7 dimensions fondamentales
  • I.4. Vérification de l'homogénéité d'une formule
  • I.5. Équation aux dimensions
• II. Les unités
  • II.1. Une grandeur de référence pour comparer toutes les autres : la grandeur étalon
  • II.2. Définition d’une unité à partir d’une grandeur étalon
  • II.3. Les unités du système international
  • II.4. Conversion d'unités
• III. Les chiffres significatifs
  • III.1. Des mesures à la précision limitée
  • III.2. Définition des chiffres significatifs
  • III.3. Règles pour déterminer le nombre de chiffres significatifs
• IV. Les ordres de grandeurs
  • IV.1. De la nécessité des ordres de grandeurs
  • IV.2. L’ordre de grandeur ou la puissance de 10 la plus proche
• V. Que faire devant une formule en sciences physiques ?