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CRPE SCIENCES > La matière et l'énergie. > Flashcards

La matière et l'énergie. Flashcards

1
Q

Trois états “habituels”, définis en référence…

A

Solide, liquide, gazeux.

A une forme propre et à la compressibilité.

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2
Q

Caractérisation de l’état solide 3 entrées.

A
  • Un solide a une forme propre qui ne dépend pas du récipient qui le contient.
  • Il n’épouse pas la forme du contenant.
  • Il n’est pas compressible.
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3
Q

Caractérisation de l’état liquide. 3 entrées.

A
  • Un liquide n’a pas de forme propre, il épouse celle du récipient qui le contient
  • La surface libre d’un liquide est toujours horizontale.
  • Il n’est pratiquement pas compressible.
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4
Q

Caractérisation de l’état gaz. 2 entrées.

A
  • Un gaz n’a pas de forme propre. Il prend la forme du récipient qui le contient et occupe tout l’espace disponible.
  • Il est compressible.
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5
Q

Constitution de la matière.

A

Atomes, molécules, ions.

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6
Q

Taille approximative d’un atome.

A

Petite sphère d’un millionième de millimètre de diamètre.

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7
Q

Constitution de l’atome. 3 entrées.

A
  • Le noyau: Les protons (charges +), les neutrons (particules neutres).
  • Les électrons: porteurs de charges -.
  • Électriquement neutre: autant de protons que d’électrons.
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8
Q

Composition de la molécule d’eau. 3 entrées.

A
  • 2 hydrogènes chargé positivement.
  • 1 oxygènes chargés négativement.
  • Liaisons dues à la polarité : liaisons hydrogène.
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9
Q

Liaisons entre les atomes. 2 entrées.

A
  • Liaisons covalentes.

- Mettent en jeu des électrons.

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10
Q

Ordonnancement des molécules d’eau suivant les états. 3 entrées.

A
  • Solide: compact et organisé.
  • Liquide: compact et désordonné.
  • Gaz: dispersé et désordonné.
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11
Q

Pourquoi la glace occupe plus de place que l’eau liquide ? 2 entrées.

A
  • Même nombre de molécules mais les liaisons hydrogènes de l’eau glace sont rectilignes et prennent plus de place.
  • Il y a plus de vide dans la glace que dans l’eau liquide.
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12
Q

Changements d’état. Solide > Gaz.

A

Sublimation.

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13
Q

Changements d’état. Gaz > Liquide.

A

Liquéfaction.

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14
Q

Changements d’état. Liquide > Solide.

A

Solidification.

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15
Q

Changements d’état. Gaz > Solide.

A

Condensation.

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16
Q

Changements d’état. Solide > Liquide.

A

Fusion.

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17
Q

Changements d’état. Liquide > Gaz.

A

Vaporisation.

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18
Q

Masse volumique de l’eau glace et l’eau liquide.

A 
Pglace= 0,91kg/L.
Peauliquide = 1kg/L.
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19
Q

La température lors d’un changement d’état reste…

A

Constante pour un corps pure.

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20
Q

Nature de l’ébullition. 3 entrées.

A
  • Cas particulier de vaporisation.
  • Passage rapide de l’état liquide à l’état gazeux sous l’effet d’une chaleur importante.
  • Pression atmosphérique normale (1 bar): 100°c.
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21
Q

Nature de l’évaporation. 2 entrées.

A

Autre modalité de vaporisation: plus lente, en dessous de 100°c.
- Les molécules d’eau sont agitées et bougent. Les plus agitées passent en phase gazeuse tant que l’air n’est pas saturée en molécules d’eau vapeur.

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22
Q

Les molécules qui passent dans l’air à température ambiante (évaporation) prennent à l’eau l’énergie nécessaire à leur passage dans l’air. Conséquence.

A

L’eau se refroidit.

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23
Q

La vaporisation est favorisée par 4 facteurs.

A
  • La température: plus la température augmente et plus les molécules s’agitent et s’échappent facilement de la surface de l’eau.
  • la surface de contact avec l’air: plus elle est grande et plus l’évaporation est rapide.
  • la ventilation : le vent qui emporte les molécules de la surface de l’eau les empêche de revenir dans le liquide, ce qui accélère l’évaporation.
  • l’humidité de l’air: plus l’air es sec et plus l’évaporation est rapide.
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24
Q

Eau et pression.

A
  • Pression atmosphérique normale (1 bar), l’eau pure bout à 100°C, fusionne à 0°C.
  • Dans la cocotte minute (p > 1 bar), l’eau bout à 120°C; Température de fusion diminue.
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25
Q

Qu’est ce qu’un corps pur?

A

Une substance constituée d’une seule espèce chimique.

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26
Q

Qu’est ce qu’un corps purs simples?

A

L’espèce chimique n’est constituée que d’un seul type d’atome.

Ex: le dioxygène = O2

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27
Q

Qu’est ce qu’un corps purs composés?

A

L’espèce chimique est constituée d’atomes de nature différente.

Ex: l’eau pure = H2O

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28
Q

Qu’est ce qu’un mélange?

A

Lorsque coexistent plusieurs éléments chimiques.

Ex : l’eau minérale = H2O + sels minéraux.

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29
Q

Qu’est ce qu’un mélange homogène? 2 entrées.

A
  • Un mélange qui ne comporte qu’une PHASE UNIQUE.
  • Obtenu lorsque la substance ajoutée au SOLVANT est SOLUBLE (gaz ou solide) ou MISCIBLE (liquide).

Ex : eau sucrée.

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30
Q

Qu’est ce qu’un mélange hétérogène? 2 entrées.

A
  • Un mélange qui comporte plusieurs PHASES VISIBLES.
  • La substance ajoutée au solvant est INSOLUBLE ou NON MISCIBLE.

Ex : eau boueuse.

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31
Q

Qu’est ce que la DISSOLUTION? 2 entrées.

A
  • Disperser une faible quantité d’une substance (le SOLUTÉ) dans une grande quantité de liquide (SOLVANT). Le mélange obtenu est appelé SOLUTION.
  • La dissolution conserve la masse. (MASSEsolution = MASSEsolvant + MASSEsoluté)
32
Q

Qu’est ce que la SOLUBILITÉ? 5 entrées.

A
  • Masse de substance pouvant être dissoute dans un volume déterminée de solvant.
  • Elle est limitée.
  • Ex : sel 358g/L dans une eau à 20°C.
  • Lorsque la masse de cette substance est supérieure à cette limite, la solution est SATURÉE.
  • Ex : 400g de sel dans de l’eau à 20°C, 358g se DISSOLVENT, 42g PRÉCIPITENT.
33
Q

Qu’est ce qu’une ÉMULSION? 4 entrées.

A
  • Un mélange de deux substances liquides non miscibles.
  • Dispersion sous forme de fines gouttelettes.
  • Mélange instable : tend à la séparation en deux phases sauf en présence d’un ÉMULSIFIANT.
  • Ex : eau et huile, moutarde (émulsifiant).
34
Q

Plus un corps est dense plus l’effet de la gravité est important. Conséquence?

A

Les liquides, les solides ou les gaz de faible densité remontent à la surface des liquides de densité plus forte.

35
Q

Il n’y a pas de température de changement d’état d’un mélange.

A

Ex : eau salée, pas de palier de fusion/solidification.

36
Q

Qu’est ce que la fumée? Qu’est ce que le brouillard?

A
  • Un mélange qui résulte de la dispersion de fines particules solides dans un gaz.
  • Un mélange de fines gouttelettes liquides (eau) dispersées dans un gaz (l’air).
37
Q

Pourquoi ne faut il pas confondre fusion et dissolution? 2 entrées.

A
  • La fusion est un changement d’état physique, la dissolution est une DISPERSION d’un soluté dans un solvant.
  • Le sel ne “fond” pas dans l’eau, il se disperse. Intercalations de particules du sel entre les molécules d’eau.
38
Q

Méthodes de séparation des constituants d’un mélange hétérogènes. 2 entrées.

A
  • La décantation : laisser reposer le mélange. Séparation des constituants sous l’effet de la gravité.
  • La filtration : séparation des constituants. Obtention d’un filtrat.
39
Q

Méthode de séparation des constituants d’un mélange homogène.

A
  • La distillation : met en jeu deux changements d’états successifs : l’ébullition et la liquéfaction avec une température d’ébullition des substances différente.
40
Q

Deux définitions de l’ÉNERGIE.

A
  • point de vue utilitaire : quelque chose qu’il faut fournir aux dispositifs pour qu’ils fonctionnent. C’est un moyen pour obtenir un ou plusieurs effet(s).
  • point de vue physique : une grandeur MESURABLE qui désigne ce que possède un système (capital) pour fournir un travail en vue de produire un effet.
41
Q

Plusieurs formes de l’énergie. 6 entrées.

A
  • potentielle,
  • cinétique,
  • électrique,
  • chimique,
  • nucléaire,
  • solaire.
42
Q

Comment transférer l’énergie d’un système à l’autre? 5 entrées.

A
  • 4 modes de transfert:
  • la chaleur,
  • le rayonnement,
  • le travail électrique (circulation d’un courant électrique),
  • le travail mécanique.
43
Q

Modalités de transfert de l’énergie par la chaleur. 3 entrées.

A
  • par conduction de proche en proche, (ex: fer à repasser vers vêtement)
  • par convection via un fluide,
  • par rayonnement thermique non visible.
44
Q

Qu’est ce qu’une CHAÎNE DE TRANSFORMATIONS?

A

Caractérise les différentes transformations de l’énergie d’un système à l’autre ou à l’intérieur d’un même système.

45
Q

Qu’est ce que le principe de conservation de l’énergie? Une définition.

A

La diminution de la quantité d’énergie contenue dans le système de départ est égale à la quantité d’énergie transférée dans le système d’arrivée, quelles que soient les formes d’énergie contenues dans les systèmes.

46
Q

Calcul du rendement.

A

Le rendement r d’un système tel que: r= Eutile/Etotale (Etotale= énergie de départ).

47
Q

Sources d’énergie. 4 entrées.

A
  • Sources d’énergie naturelles (ou primaires): le vent, le Soleil, le pétrole, l’énergie musculaire…
  • Sources d’énergie artificielles (ou secondaires) : elles n’existent pas dans la nature. Ex : l’électricité.
  • Sources d’énergie renouvelables : se renouvellent rapidement. Inépuisable à l’échelle du temps de l’Homme.
  • Sources d’énergie non renouvelables : ne se renouvellent pas à l’échelle humaine. Ex : pétrole.
48
Q

Méthode de production d’électricité. 2 entrées.

A
  • Un alternateur relié à une turbine : un aimant tourne autour de bobines de fil de cuivre.
  • Différentes sources d’énergie peuvent être utilisées pour faire tourner la turbine.
49
Q

Explication de la sensation de froid lorsque l’on tient un morceau de fer froid dans la main. 2 entrées.

A
  • Echange thermique entre la main et le fer.

- Le fer retire de la chaleur à la main.

50
Q

Quand la température d’une substance augmente, elle…

Quand elle diminue, elle…

A
  • se dilate.
  • se rétracte.
  • Ex : le thermomètre.
51
Q

Processus d’isolation.

A

Consiste à empêcher ou limiter tout échange thermique entre un corps et le milieu extérieur.

52
Q

Cycle de l’eau. 1 définition.

A
  • les mécanismes relatifs aux phénomènes hydrologiques concernant les mouvements et le renouvellement des eaux sur Terre.
53
Q

Cycle de l’eau. Les étapes du processus. 5 étapes.

A
  • Evapotranspiration :
    Évaporation : L’énergie thermique du Soleil déclenche l’évaporation des points d’eau terrestre.
    Transpiration des végétaux.
  • Accumulation de vapeur d’eau dans l’atmosphère. L’air humide se refroidit en s’élevant dans l’atmosphère.
  • A une certaine altitude, en fonction des paramètres météorologiques, on atteint la saturation. Les molécules de vapeur d’eau se liquéfient sur les noyaux de condensation (de fines particules, ex: poussière) pour former des gouttelettes. Nuages. Si il fait très froid, les gouttelettes d’eau liquide se solidifient. Nuages de cristaux de glace.
  • Les nuages se déplacent grâce au vent.
  • Précipitations: l’eau est restitué aux sols et aux océans. Infiltration, ruissellement vers océan ou interceptés par les végétaux.
54
Q

Le trajet de l’eau domestique. 7 entrées.

A
  • Captage : pompage des eaux de rivière.
  • Traitement: l’eau est rendue potable dans une station de purification.
  • Distribution: toutes les activités nécessaires pour acheminer et distribuer l’eau jusqu’au robinet. Château d’eau en hauteur ou pompe.
  • Utilisation.
  • Évacuation : récupération des eaux usées, direction les stations d’épuration.
  • Épuration : traitement des eaux usées (station d’épuration) qui sont assainies.
  • Rejet : Restitution des eaux propres mais non potables dans le milieu naturel.
55
Q

Le traitement de l’eau. 2 entrées.

A
  • Station de purification: vise à obtenir de l’eau potable. Réseau de distribution.
  • Station d’épuration: vise à obtenir une eau épurée. Réseau d’évacuation.
56
Q

Station d’épuration. 5 entrées.

A
  • L’eau rejetée n’est pas potable mais épurée.
  • Limpide et nettoyée de tout déchet solide.
  • Sans danger pour la faune et la flore.
  • Mélange homogène.
  • Décantation, filtration et aération : pulse de l’air pour oxygéner le milieu pour faciliter la respiration des bactéries qui dégradent les matières organiques.
57
Q

Station de purification. 2 entrées.

A
  • L’eau rejetée est potable.

- Traitement chimique : ozonation ou chloration. Détruit les micro-organismes.

58
Q

Qu’est ce qu’une eau potable? Les normes… 3 entrées.

A
  • Normes bactériologiques (pas de pathogène)
  • Normes physico-chimiques (pas de substance toxiques, teneurs en sels minéraux définis),
  • Normes organoleptiques (sans odeur, agréable à boire).
59
Q

Qu’est ce que l’air? Composition. 3 entrées.

A
  • un fluide gazeux qui constitue l’atmosphère.
  • mélange de gaz: molécules de diazote N2 (78%), molécules de dioxygène O2 (21%), vapeur d’eau, dioxyde de carbone, gaz rares (moins de 1%).
60
Q

Propriétés de l’air. 5 entrées.

A
  • pas de forme propre,
  • compressible,
  • expansible, élastique,
  • composants solubles dans l’eau.
  • inodore, incolore, insipide.
61
Q

Épaisseur de l’atmosphère. Couches de l’atmosphère. 5 entrées.

A
  • Environ 500km.
  • Troposphère: 10 km. 80 à 90% de la masse totale de l’air, quasi totalité de la vapeur d’eau. Phénomènes météorologiques. Température décroît avec l’altitude.
  • Stratosphère: 40km. Contient la couche d’ozone. Filtre les ultra-violets.
  • Mésosphère: 50km.
  • Thermosphère. 350km à 500km.
62
Q

La pression atmosphérique. 3 entrées.

A
  • 1,013 bar soit 1kg/cm².
  • Due à la fréquence et à la violence des chocs des molécules de l’air.
  • Pression au Mont Blanc: 0,6 bars.
63
Q

Quelques polluants. 3 entrées.

A
  • CO2: Industries, voitures… Effet de serre.
  • Méthane: pets des ruminants, industrie. Effet de serre.
  • Monoxyde de carbone. Poêles, moteurs à essences. Altère le transport du dioxygène dans le sang.
64
Q

Sources principales de pollution. 5 entrées.

A
  • Rejets de l’industrie.
  • Rejets liés à l’incinération, à la dégradation des ordures.
  • Rejets liés à la production d’énergie.
  • Rejets liés aux activités agricoles et d’élevage.
  • Transports.
65
Q

Conséquences majeures de la pollution. 4 entrées.

A
  • Accentuation des pathologies, notamment respiratoires.
  • Dégradation des bâtiments,
  • Appauvrissement des écosystèmes.
  • Modification des systèmes climatiques à différentes échelles (planétaire à locale.)
66
Q

Plusieurs échelles de pollution atmosphérique. 3 entrées.

A
  • Polluants primaires émis dans l’air. Pollution locale, de proximité. Echelle de temps: quelques heures.
  • Polluants secondaires: polluants primaires dispersés, transformés chimiquement sous l’effet du rayonnement solaire, de l’humidité, d’autres polluants. Ex: ozone, acides.
  • Polluants primaires ou secondaires transportés: pollution à longue distance, de l’ordre de plusieurs jours.
  • Pollutions globales, de l’ordre des années. Ex : diminution de la couche d’ozone due à l’action du chlore libéré par les CFC (chlorofluorocarbones).
67
Q

Définition de déchet.

A

Est un déchet tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation,
toute substance, matériau, produit, que son détenteur abandonne,
a l’intention d’abandonner ou d’éliminer ou est tenu d’éliminer en vertu des dispositions du droit national.

68
Q

Quatre type de déchets.

A
  • biodégradables : décomposables par des organismes décomposeurs ou par des réactions chimiques. Ex : bois.
  • recyclables/ réutilisables: utilisables tels quels ou recyclés. Ex : papier recyclé en carton.
  • ultimes : ne sont plus susceptibles d’être traités dans les conditions techniques et économiques du moment.
  • spéciaux / déchets industriels dangereux : doivent faire l’objet d’un traitement particulier en raison de leur nocivité. Ex: déchets radioactifs.
69
Q

Production de déchets des Américains.
Production européenne.
Production pays pauvres.

A

900 kg /habitant /an
517 kg /habitant /an
200 kg /habitant /an

70
Q

Production déchets moyens par Français en 2008. 2 entrées.

A
  • 350kg /an.

- Deux fois plus qu’en 1970.

71
Q

Contenu des poubelles des français. 3 entrées.

A
  • déchets biodégradables : reste de repas, déchets du jardin. 32%
  • déchets recyclables : 48%
  • autres déchets : 20%
72
Q

Règle des 3R.

A
  • Réduire.
  • Réutiliser.
  • Recycler.
73
Q

Au delà des 3R…

A
  • valorisation biologique. ex : compost.
  • valorisation énergétique : déchets brûlées pour la production d’électricité.
  • stockage/enfouissage.
74
Q

Quatre étapes de la gestion des déchets.

A
  • la prévention.
  • la collecte et le tri.
  • le recyclage et la valorisation.
  • le traitement des déchets ultimes.
75
Q

Gestion des ordures en France. 4 entrées.

A
  • 13% recyclées.
  • 6% traitées biologiquement.
  • 43% incinérées.
  • 38% stockées dans les décharges.
76
Q

Température de l’air et eau sous forme gaz. 2 entrées.

A
  • Plus l’air est chaud, plus il peut contenir de molécules d’eau gaz.
  • Si l’air est froid, les molécules d’eau gaz se liquéfient. Formation nuage.

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