La matière et l'énergie. Flashcards
Trois états “habituels”, définis en référence…
Solide, liquide, gazeux.
A une forme propre et à la compressibilité.
Caractérisation de l’état solide 3 entrées.
- 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.
Caractérisation de l’état liquide. 3 entrées.
- 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.
Caractérisation de l’état gaz. 2 entrées.
- 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.
Constitution de la matière.
Atomes, molécules, ions.
Taille approximative d’un atome.
Petite sphère d’un millionième de millimètre de diamètre.
Constitution de l’atome. 3 entrées.
- Le noyau: Les protons (charges +), les neutrons (particules neutres).
- Les électrons: porteurs de charges -.
- Électriquement neutre: autant de protons que d’électrons.
Composition de la molécule d’eau. 3 entrées.
- 2 hydrogènes chargé positivement.
- 1 oxygènes chargés négativement.
- Liaisons dues à la polarité : liaisons hydrogène.
Liaisons entre les atomes. 2 entrées.
- Liaisons covalentes.
- Mettent en jeu des électrons.
Ordonnancement des molécules d’eau suivant les états. 3 entrées.
- Solide: compact et organisé.
- Liquide: compact et désordonné.
- Gaz: dispersé et désordonné.
Pourquoi la glace occupe plus de place que l’eau liquide ? 2 entrées.
- 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.
Changements d’état. Solide > Gaz.
Sublimation.
Changements d’état. Gaz > Liquide.
Liquéfaction.
Changements d’état. Liquide > Solide.
Solidification.
Changements d’état. Gaz > Solide.
Condensation.
Changements d’état. Solide > Liquide.
Fusion.
Changements d’état. Liquide > Gaz.
Vaporisation.
Masse volumique de l’eau glace et l’eau liquide.
Pglace= 0,91kg/L. Peauliquide = 1kg/L.
La température lors d’un changement d’état reste…
Constante pour un corps pure.
Nature de l’ébullition. 3 entrées.
- 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.
Nature de l’évaporation. 2 entrées.
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.
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.
L’eau se refroidit.
La vaporisation est favorisée par 4 facteurs.
- 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.
Eau et pression.
- 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.
Qu’est ce qu’un corps pur?
Une substance constituée d’une seule espèce chimique.
Qu’est ce qu’un corps purs simples?
L’espèce chimique n’est constituée que d’un seul type d’atome.
Ex: le dioxygène = O2
Qu’est ce qu’un corps purs composés?
L’espèce chimique est constituée d’atomes de nature différente.
Ex: l’eau pure = H2O
Qu’est ce qu’un mélange?
Lorsque coexistent plusieurs éléments chimiques.
Ex : l’eau minérale = H2O + sels minéraux.
Qu’est ce qu’un mélange homogène? 2 entrées.
- 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.
Qu’est ce qu’un mélange hétérogène? 2 entrées.
- Un mélange qui comporte plusieurs PHASES VISIBLES.
- La substance ajoutée au solvant est INSOLUBLE ou NON MISCIBLE.
Ex : eau boueuse.
Qu’est ce que la DISSOLUTION? 2 entrées.
- 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)
Qu’est ce que la SOLUBILITÉ? 5 entrées.
- 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.
Qu’est ce qu’une ÉMULSION? 4 entrées.
- 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).
Plus un corps est dense plus l’effet de la gravité est important. Conséquence?
Les liquides, les solides ou les gaz de faible densité remontent à la surface des liquides de densité plus forte.
Il n’y a pas de température de changement d’état d’un mélange.
Ex : eau salée, pas de palier de fusion/solidification.
Qu’est ce que la fumée? Qu’est ce que le brouillard?
- 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).
Pourquoi ne faut il pas confondre fusion et dissolution? 2 entrées.
- 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.
Méthodes de séparation des constituants d’un mélange hétérogènes. 2 entrées.
- La décantation : laisser reposer le mélange. Séparation des constituants sous l’effet de la gravité.
- La filtration : séparation des constituants. Obtention d’un filtrat.
Méthode de séparation des constituants d’un mélange homogène.
- La distillation : met en jeu deux changements d’états successifs : l’ébullition et la liquéfaction avec une température d’ébullition des substances différente.
Deux définitions de l’ÉNERGIE.
- 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.
Plusieurs formes de l’énergie. 6 entrées.
- potentielle,
- cinétique,
- électrique,
- chimique,
- nucléaire,
- solaire.
Comment transférer l’énergie d’un système à l’autre? 5 entrées.
- 4 modes de transfert:
- la chaleur,
- le rayonnement,
- le travail électrique (circulation d’un courant électrique),
- le travail mécanique.
Modalités de transfert de l’énergie par la chaleur. 3 entrées.
- par conduction de proche en proche, (ex: fer à repasser vers vêtement)
- par convection via un fluide,
- par rayonnement thermique non visible.
Qu’est ce qu’une CHAÎNE DE TRANSFORMATIONS?
Caractérise les différentes transformations de l’énergie d’un système à l’autre ou à l’intérieur d’un même système.
Qu’est ce que le principe de conservation de l’énergie? Une définition.
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.
Calcul du rendement.
Le rendement r d’un système tel que: r= Eutile/Etotale (Etotale= énergie de départ).
Sources d’énergie. 4 entrées.
- 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.
Méthode de production d’électricité. 2 entrées.
- 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.
Explication de la sensation de froid lorsque l’on tient un morceau de fer froid dans la main. 2 entrées.
- Echange thermique entre la main et le fer.
- Le fer retire de la chaleur à la main.
Quand la température d’une substance augmente, elle…
Quand elle diminue, elle…
- se dilate.
- se rétracte.
- Ex : le thermomètre.
Processus d’isolation.
Consiste à empêcher ou limiter tout échange thermique entre un corps et le milieu extérieur.
Cycle de l’eau. 1 définition.
- les mécanismes relatifs aux phénomènes hydrologiques concernant les mouvements et le renouvellement des eaux sur Terre.
Cycle de l’eau. Les étapes du processus. 5 étapes.
- 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.
Le trajet de l’eau domestique. 7 entrées.
- 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.
Le traitement de l’eau. 2 entrées.
- 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.
Station d’épuration. 5 entrées.
- 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.
Station de purification. 2 entrées.
- L’eau rejetée est potable.
- Traitement chimique : ozonation ou chloration. Détruit les micro-organismes.
Qu’est ce qu’une eau potable? Les normes… 3 entrées.
- Normes bactériologiques (pas de pathogène)
- Normes physico-chimiques (pas de substance toxiques, teneurs en sels minéraux définis),
- Normes organoleptiques (sans odeur, agréable à boire).
Qu’est ce que l’air? Composition. 3 entrées.
- 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%).
Propriétés de l’air. 5 entrées.
- pas de forme propre,
- compressible,
- expansible, élastique,
- composants solubles dans l’eau.
- inodore, incolore, insipide.
Épaisseur de l’atmosphère. Couches de l’atmosphère. 5 entrées.
- 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.
La pression atmosphérique. 3 entrées.
- 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.
Quelques polluants. 3 entrées.
- 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.
Sources principales de pollution. 5 entrées.
- 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.
Conséquences majeures de la pollution. 4 entrées.
- Accentuation des pathologies, notamment respiratoires.
- Dégradation des bâtiments,
- Appauvrissement des écosystèmes.
- Modification des systèmes climatiques à différentes échelles (planétaire à locale.)
Plusieurs échelles de pollution atmosphérique. 3 entrées.
- 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).
Définition de déchet.
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.
Quatre type de déchets.
- 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.
Production de déchets des Américains.
Production européenne.
Production pays pauvres.
900 kg /habitant /an
517 kg /habitant /an
200 kg /habitant /an
Production déchets moyens par Français en 2008. 2 entrées.
- 350kg /an.
- Deux fois plus qu’en 1970.
Contenu des poubelles des français. 3 entrées.
- déchets biodégradables : reste de repas, déchets du jardin. 32%
- déchets recyclables : 48%
- autres déchets : 20%
Règle des 3R.
- Réduire.
- Réutiliser.
- Recycler.
Au delà des 3R…
- valorisation biologique. ex : compost.
- valorisation énergétique : déchets brûlées pour la production d’électricité.
- stockage/enfouissage.
Quatre étapes de la gestion des déchets.
- la prévention.
- la collecte et le tri.
- le recyclage et la valorisation.
- le traitement des déchets ultimes.
Gestion des ordures en France. 4 entrées.
- 13% recyclées.
- 6% traitées biologiquement.
- 43% incinérées.
- 38% stockées dans les décharges.
Température de l’air et eau sous forme gaz. 2 entrées.
- 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.
