Principe de conservation de l’énergie - Cours - Physique et Chimie Classe de première s (1ère S) PDF

Principe de conservation de l’énergie - Cours - Physique et Chimie Classe de première s (1ère S) PDF

Thème: Comprendre - Lois et modèles - Physique et Chimie de Première S

• Quelles sont les causes physiques à l’œuvre dans l’Univers ?
• Quelles interactions expliquent à la fois les stabilités et les évolutions physiques et chimiques de la matière ?
• Quels modèles utilise-t-on pour les décrire ?
• Quelles énergies leur sont associées ?

À tous ses niveaux d'organisation, la matière manifeste une cohésion fondée sur l'existence d'interactions fondamentales dont les propriétés expliquent cette stabilité des structures, des états physiques et des édifices chimiques à différentes échelles d'organisation de la matière, des particules subatomiques aux amas de galaxies. Cette stabilité cesse en raison des échanges et des transformations d'énergie responsables des changements d'état, des réactions nucléaires et des réactions chimiques.
À ces interactions peuvent être associés des champs et des forces.
Au sein de tous ces phénomènes est présente cette grandeur essentielle des sciences physiques et chimiques et seulement perceptible par ses effets, l'énergie. Dans le cadre de l'étude d'un réel en perpétuelle évolution, l'affirmation du principe de conservation de l'énergie s'avère un outil puissant et universel d'explication des phénomènes, d'anticipation et de découvertes.

Cohésion et transformations de la matière - (Comprendre - Lois et modèles) - Classe de Première S

Notions et contenus: Cohésion et transformations de la matière

• La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie.
• Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons.
• Charge élémentaire e.
• Interactions fondamentales : interactions forte et faible, électromagnétique, gravitationnelle.
• Cohésion du noyau, stabilité.
• Radioactivité naturelle et artificielle. Activité.
• Réactions de fission et de fusion.
• Lois de conservation dans les réactions nucléaires.
• Défaut de masse, énergie libérée.
• Réactions nucléaires et aspects énergétiques associés.
• Ordre de grandeur des énergies mises en jeu.
• Solide ionique. Interaction électrostatique ; loi de Coulomb.
• Solide moléculaire. Interaction de Van der Waals, liaison hydrogène.
• Électronégativité.
• Effet du caractère polaire d’un solvant lors d’une dissolution.
• Conservation de la matière lors d’une dissolution.
• Variation de température et transformation physique d’un système par transfert thermique.
• Nomenclature des alcanes et des alcools ; formule semidéveloppée.
• Lien entre les températures de changement d’état et la structure moléculaire dans le cas de l’eau, des alcools et des alcanes.
• Miscibilité des alcools avec l’eau.
• Réactions chimiques et aspects énergétiques associés : énergielibérée lors de la combustion d’un hydrocarbure ou d’un alcool ; ordres de grandeur.

Compétences attendues: Cohésion et transformations de la matière

• Connaître les ordres de grandeur des dimensions des différentes structures des édifices organisés.
• Connaître l’ordre de grandeur des valeurs des masses d’un nucléon et de l’électron.
• Savoir que toute charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e.
• Associer, à chaque édifice organisé, la ou Principe de conservation de l’énergie prédominantes.
• Définir l’isotopie et reconnaître des isotopes.
• Recueillir et exploiter des informations sur la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle.
• Connaître la définition et des ordres de grandeur de l’activité exprimée en becquerel.
• Utiliser les lois de conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire.
• Utiliser la relation (E_libérée = │∆m│c^2).
• Recueillir et exploiter des informations sur les réactions nucléaires (domaine médical, domaine énergétique, domaine astronomique, etc.).
• Interpréter la cohésion des solides ioniques et moléculaires.
• Réaliser et interpréter des expériences simples d’électrisation.
• Recueillir et exploiter des informations sur les applications de la structure de certaines molécules (super absorbants, tensioactifs, alginates, etc.).
• Prévoir si un solvant est polaire.
• Écrire l’équation de la réaction associée à la dissolution dans l’eau d’un solide ionique.
• Savoir qu’une solution est électriquement neutre.
• Élaborer et réaliser un protocole de préparation d’une solution ionique de concentration donnée en ions.
• Mettre en œuvre un protocole pour extraire une espèce chimique d’un solvant.
• Interpréter à l’échelle microscopique les aspects énergétiques d’une variation de température et d’un changement d’état.
• Pratiquer une démarche expérimentale pour mesurer une énergie de changement d’état.
• Reconnaître une chaîne carbonée linéaire, ramifiée ou cyclique. Nommer un alcane et un alcool.
• Donner les formules semi-développées correspondant à une formule brute donnée dans le cas de molécules simples. Interpréter :
• l’évolution des températures de changement d’état au sein d’une famille de composés ;
• les différences de température de changement d’état entre les alcanes et les alcools ;
• la plus ou moins grande miscibilité des alcools avec l’eau.
• Réaliser une distillation fractionnée.
• Écrire une équation de combustion.
• Mettre en œuvre un protocole pour estimer la valeur de l’énergie libérée lors d’une combustion.

Champs et forces - (Comprendre - Lois et modèles) - Classe de Première S

Notions et contenus: Champs et forces

• Exemples de champs scalaires et vectoriels : pression, température, vitesse dans un fluide.
• Champ magnétique : sources de champ magnétique (Terre, aimant, courant).
• Champ électrostatique : E=F/q
• Champ de pesanteur local : g=P/m
• Loi de la gravitation ; champ de gravitation.
• Lien entre le champ de gravitation et le champ de pesanteur.

Compétences attendues: Champs et forces

• Recueillir et exploiter des informations (météorologie, téléphone portable, etc.) sur un phénomène pour avoir une première approche de la notion de champ.
• Décrire le champ associé à des propriétés physiques qui se manifestent en un point de l’espace.
• Comprendre comment la notion de champ a émergé historiquement d’observations expérimentales.
• Pratiquer une démarche expérimentale pour cartographier un champ magnétique ou électrostatique.
• Connaître les caractéristiques :
• des lignes de champ vectoriel ;
• d’un champ uniforme ;
• du champ magnétique terrestre ;
• du champ électrostatique dans un condensateur plan ;
• du champ de pesanteur local.
• Identifier localement le champ de pesanteur au champ de gravitation, en première approximation.

Formes et principe de conservation de l’énergie - (Comprendre - Lois et modèles) - Classe de Première S

Notions et contenus: Formes et principe de conservation de l’énergie

• Énergie d’un point matériel en mouvement dans le champ de pesanteur uniforme : énergie cinétique, énergie potentielle de pesanteur, conservation ou non conservation de l’énergie mécanique.
• Frottements ; transferts thermiques ; dissipation d’énergie.
• Formes d’énergie
• Principe de conservation de l’énergie.
• Application à la découverte du neutrino dans la désintégration.

Compétences attendues: Formes et principe de conservation de l’énergie

• Connaître et utiliser l’expression de l’énergie cinétique d’un solide en translation et de l’énergie potentielle de pesanteur d’un solide au voisinage de la Terre.
• Réaliser et exploiter un enregistrement pour étudier l’évolution de l’énergie cinétique, de l’énergie potentielle et de l’énergie mécanique d’un système au cours d’un mouvement.
• Connaître diverses formes d’énergie.
• Exploiter le principe de conservation de l’énergie dans des situations mettant en jeu différentes formes d’énergie.

Physique et Chimie de Classe de Première S (1ère s)

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