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biophysique > biophysique état de la matière > Flashcards

biophysique état de la matière Flashcards

1
Q

def: corps pur

A

ensemble de molécules ou d’atomes identiques (molécule : plus petit échantillon d’un corps pur).

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Q

def corp simple

A

ensemble d’atomes identiques (ex : O atome oxygène, O2 gaz oxygène, O3 ozone)

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3
Q

def corps composé

A

ensemble de molécules identiques composées d’atomes de nature différente (ex : H2O ; NaCl) → différent des corps simples

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4
Q

c’est quoi une mole?

A

une mole (unité: mol) c’est une unité de quantité de matière équivalent à celle d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes de C dans 0,012kg (= 12g) de carbone 12. Unités = mol (mmol, μmol, …)

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5
Q

c’est quoi un système ?

A

Ensemble de constituants de masse déterminée et de volume défini.
La description de tout système, physique, chimique ou biologique, est liée à un paramètre essentiel, la température (+++), qui ponctue les différentes étapes de la transformation d’un solide en liquide puis en gaz.

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6
Q

les différents type de système et leurs caractéristiques

A

Système isolé : système qui est séparé du milieu extérieur par des parois imperméables et adiabatiques (= pas d’échange d’énergie) → pas d’échange de chaleur ni de matière avec le milieu extérieur.

Système fermé : masse et composition restent invariables dans le temps → échange d’énergie (travail ou chaleur) mais pas de matière avec l’extérieur.

Système ouvert : masse et composition sont variables dans le temps → échange d’énergie et de matière avec l’extérieur.

système adiabatique : masse et composition restent invariables dans le temps → échange d’énergie sous forme de travail mais pas de chaleur ni d’échange de matière avec l’extérieur.

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7
Q

les différents type d’énergie

A

Énergie mécanique de mouvement ou énergie cinétique
Énergie mécanique de position ou énergie potentielle
Énergie mécanique liée à l’agitation moléculaire ou énergie thermique

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8
Q

relation energie force

A

E=F.d et F=m.g

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9
Q

1 joule=

A

= 1 newton x 1 mètre = 1 coulomb x1 volt = kg.m2.s-2

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10
Q

1 eV=

A

correspond à l’énergie acquise
par un électron soumis à un potentiel électrique de 1 Volt

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11
Q

formule conservation de l’énergie , énergie cinétique, énergie potentiel et énergie cinétique moyenne

A

1Ep + Ec = constante
2Ec=1/2mv^2
3Ep=m.alpha.l=mgh
4 n(kt/2). sachant k=constante gaz parfait/ nombre Avogadro

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12
Q

agitation gaz monoatomique (He)

A

énergie de translation uniquement

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13
Q

agitation gaz diatomique (H2)

A

énergies de translation et de
rotation

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14
Q

agitation gaz pluriatomique (03)

A

énergies de translation, de
rotation et de vibration

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15
Q

def TD classique

A

explique le comportement des systèmes en fonction de grandeurs telles que T, énergie (travail et chaleur), entropie S (agitation moléculaire).

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16
Q

def TD statistique

A

explique l’origine des variables TD (T, P, Q, S, W) en les reliant à l’agitation moléculaire.

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17
Q

objectif TD

A

utilisée pour envisager tous les domaines où il est question d’échanges d’énergie ou de matière, sous quelque forme qu’ils soient.

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18
Q

def TD appliquée a la biologie

A

étude de la dynamique des échanges d’énergie associées à des phénomènes biochimiques

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19
Q

def chaleur

A

notion subjective de la température (toucher) → traduit un échange (transfert
d’énergie thermique)

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20
Q

def temperature

A

grandeur mesurable (thermomètre) → décrit un état (degrés d’agitation des particules)

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21
Q

formule énergie interne

A

∆U=Uf-Ui
U=∑Ec+∑Ep

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22
Q

def + formule première loi de TD

A

conservation de l’énergie
∆U=∆Q+∆W

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23
Q

deuxième loi de TD

A

définit le sens le plus probable des transformations spontanées.

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24
Q

Insuffisance du 1er principe :

A

S’il est toujours possible de transformer de l’énergie mécanique, électrique, chimique en chaleur, l’inverse n’est pas (n’est jamais) complètement possible” (de manière spontanée).

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25
Q

formule entropie

A

S=∆Q/T T en K^-1

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26
Q

troisième loi de TD

A

Pour T = 0 Kelvin à S = 0
Principe « zéro » : « si 2 systèmes sont en équilibre thermique avec un 3ème, ils sont en
équilibre thermique entre eux »

27
Q

types d’interaction

A

Forces d’attraction
Forces de répulsion
Agitation thermique (mouvement Brownien)

28
Q

def+types de liaison

A

-Liaison covalente ou atomique (liaison très forte à courte distance très difficile à rompre). Elle fige l’édifice moléculaire.

-Liaison ionique (liaison à grande distance, proportionnelle à 1/r), liaison électrostatique entre ions. Les + et les – s’attirent (elle se dissocie sous l’action d’un solvant polaire).

-Liaison métallique : forte, entre les atomes d’un métal. Les électrons de valence des métaux quittent l’atome et deviennent libres, formant une mer d’électrons. Création d’une attraction entre les cations (car perte d’un e-) métalliques et la « mer » d’électrons → la liaison métallique est une liaison chimique forte, résultant de l’action d’un fluide d’électrons délocalisés unissant des atomes ionisés positivement.

29
Q

def+ formule force de Born ou Pauli + effet

A

Quand les molécules sont très près les unes des autres, apparition de forces de répulsion qui sont fonction de la distance : F=1/r^13
Effets :
● Empêcher le recouvrement orbital (l’agglomération) des molécules entre elles
● Sont négligeables au-delà d’une distance égale à environ 1,25 fois le diamètre
moléculaire

30
Q

qu’est ce qui résulte des 2 forces (attraction et répulsion) : forces de liaison

A

Les forces attractives et répulsives s’équilibrent pour une distance donnée (rayon de Van der Waals). Il s’agit d’une position moyenne, car les molécules se déplacent en permanence. L’énergie potentielle du système est alors à son minimum.

31
Q

def le mouvement brownien

A

Phénomène d’agitation “thermique”, désordonnée

32
Q

formule énergie totale

A

ET = EL + ETRANS + EROT + EVIB
Et: E total
El: E liaison

33
Q

les état physique fondamentaux

A

solide, liquide, gazeux

34
Q

comment est l’état d’un solide (EL , Etrans …) et condensé ,compressible,…

A

EL»Etrans
C’est un état condensé (cohérent), ordonné (cristallin) ou désordonné (amorphe), ayant une forme propre ; pas de mouvement brownien, incompressible, volume défini.

35
Q

comment est l’état d’un liquide (EL , Etrans …) et condensé ,compressible,…

A

Etrans=EL
C’est un état condensé (cohérent) avec un certain ordre à courte distance, mais désordonné (à grande distance), sans forme propre (fluide), il y a des mouvements browniens.

36
Q

comment est l’état d’un liquide (EL , Etrans …) et condensé ,compressible,…

A

Etrans»EL
C’est un état non condensé (non cohérent ou dispersé), totalement désordonné, sans forme
propre (fluide), compressible, il y a des mouvements browniens.

37
Q

les catégorie de dipôles

A

permanent :eau
induit
instantané

38
Q

def liaison hydrogène

A

formation d’une liaison électrostatique entre hydrogène et un autre atome, plus forte que celle des autres interactions dipôle - dipôle

39
Q

quel est la valeur dipolaire de l’eau

A

1,84.10^-30 C.m

40
Q

def dipôle induit

A

Molécules qui en l’absence d’action extérieure ne présentent pas de structure dipolaire. Répartition des charges + et – aléatoire.

41
Q

def dipole permanent

A

La structure dipolaire de la molécule peut être naturelle, comme la molécule d’eau. En l’absence d’influence extérieure, il y a inégalité de répartition des charges.

42
Q

comment apparait un dipôle induit

A

Cette structure apparaît sous l’effet d’un champ électrique (autre molécule polaire ou ion).

43
Q

caractéristique solide

A

Structure ordonnée : solide cristallisé
Réseau cristallin : maillage, empilement périodique d’atomes
Cristallographie : étude de la formation, de la structure et des propriétés des cristaux

44
Q

def gaz parfait

A

Modèle thermodynamique décrivant le comportement de tous les gaz réels à basse pression P.

45
Q

c’est quoi un gaz parfait

A

Tout gaz vérifiant simultanément les lois de Boyle-Mariotte et d’Avogadro est un gaz parfait

46
Q

combien d’eau compose le corps humain

A

65% du corps soit 45L pour un homme de 70Kg dont 30% en tissu adipeux

47
Q

quel est la répartition de l’eau dans le corps

A

30% en tissu adipeux

Eau intracellulaire : environ 40 % du poids corporel, soit environ 30 L pour un adulte
de 70 kg

Eau extracellulaire : environ 20 % du poids corporel

3/4 en eau interstitielle = 16 % (12 L) 15%

1/4 en eau plasmatique = 4,5 % (3 L) 5%

48
Q

quelle est la structure spatiale de la molécule d’eau

A

Six électrons sur la couche électronique périphérique de l’atome d’oxygène. Deux sont impliqués dans les liaisons covalentes avec les deux atomes d’hydrogène. L’angle formé par les liaisons O-H est de 104°28’ et la distance O-H est de 0.958 Å.
Les 4 autres, appariés 2 à 2, créent des doublets libres donnant un caractère électronégatif à l’oxygène.
Les orbitales des 2 doublets sont orientées dans un plan perpendiculaire à celui des atomes H-O-H et forment entre elles un angle de 120° (diffraction des rayons X, spectrométrie infra- rouge)
Remarque : Les doublets non-liants sont dans un plan perpendiculaire au plan de H20

49
Q

quelles sont les caractéristiques de l’eau

A

L’eau est un dipôle électrique de moment très élevé.
Les doublets électroniques des deux liaisons O-H sont beaucoup plus attirés par l’oxygène que par les atomes d’hydrogènes.

Les deux dipôles ainsi créés se composent en un dipôle permanent résultant.

Les molécules d’eau forment entre elles des liaisons hydrogène.

A l’état liquide, structure pseudo-cristalline
A l’état solide, structure cristalline

50
Q

quelles sont les formes cristallines de l’eau et leur caractéristiques

A

Selon les conditions de P et T, la glace possède plusieurs formes cristallines.
● A pression atmosphérique, la glace de type I est de structure hexagonale (1
atome d’oxygène par sommet)
● Les liaisons O-H forment un angle de 109° et ont une longueur de 0,97 à 1,01 Å.

Vglace>Veau

51
Q

caractéristique de l’eau entre 0 et 4°c

A

l’élévation de la température rompt environ 40 % des liaisons hydrogène du cristal de glace → les molécules vont pouvoir s’intriquer.
o Les molécules non liées occupent moins de place en s’insérant à l’intérieur des hexagones, entraînant une augmentation de la masse volumique

52
Q

caractéristique de l’eau à 4°c et +

A

l’agitation thermique éloigne davantage les molécules les unes des autres (densité décroît).
L’eau liquide garde une structure pseudo-cristalline.

53
Q

forme densité

A

d=rhocorps/rhoeau

54
Q

comment faire pour que l’eau se vaporise

A

ne grande quantité d’énergie est nécessaire pour désorganiser partiellement la structure cristalline de la glace et pour rompre totalement les liaisons hydrogène, permettant le passage à l’état gazeux

55
Q

def chaleur massique

A

énergie nécessaire pour augmenter la température : 1 cal.K-1.g-1 entre 15°et 16°C

56
Q

role de l’eau chez l’homme

A

l’eau a un effet amortisseur thermique. Un apport de 45 kcal élève la température corporelle au maximum de 1°K.
Ce rôle d’amortisseur est dû à la C importante de l’eau et permet d’éviter des variations de température importantes dans le corps humain.

57
Q

formule de l’amortisseur thermique

A

∆téta(°k)=Q/(m.C)

58
Q

def et but conductivité calorifique

A

débit calorifique (soit une quantité de chaleur par unité de temps) qui s’écoule entre deux points d’un conducteur de 1m2 de section, distants l’un de l’autre de 1m et dont la différence de températures est de 1 degré.

La conductivité calorifique (λ) de l’eau relativement élevée (par rapport aux autres composés que comporte le corps humain) permet d’éviter, par accumulation de chaleur, les hyperthermies locales.

59
Q

vrai ou faux
Plus la valeur de la conductivité thermique est faible, plus le matériau est conducteur. Plus elle est élevée, plus il est isolant.

A

faux
Plus la valeur de la conductivité thermique est faible, plus le matériau est isolant. Plus elle est élevée, plus il est conducteur. L’eau est un conducteur.

60
Q

poisseuille équivalent

A

1 Poiseuille (PI) = 1 kg.m-1.s-1 = 1 Pa.s

61
Q

loi de coulomb plus formule

A

deux charges de même valeur absolue (Q = Q’) mais de signes opposés, placées dans le vide à une distance r l’une de l’autre, exercent, l’une sur l’autre, une
force telle que : F0=[1/(4πE0)].[(Q.Q’)/r^2]
Si les mêmes charges sont placées dans un milieu quelconque de permittivité ε (ε > ε0), la force est : F=[1/(4πE0)].[(Q.Q’)/r^2]

62
Q

formule constante diélectrique d’un milieu εr = ε / ε0

A

F0=[1/(4πE0.Er)].[(Q.Q’)/r^2]

63
Q

pourquoi l’eau est un polaire dit comme un solvant anormales

A

Ces propriétés sont la conséquence de la structure polaire de l’eau.

biophysique (3 decks)

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