Physique - chapitre 2 Flashcards
La matière
Substance qui constitue les corps – possèdes des caract physiques et chimiques.
Composée d’atomes regroupés en composés dont la variété des arrangements produit les différents types de matière et qui ne peuvent être séparés facilement.
La masse (kg)
Se mesure de kg – correspond à la matière d’un corps (souvent confondu avec le poids alors que c’est la masse). Est la même partout dans l’Univers.
Ex. Sur Terre, une masse de 1 kg pèse 9,8 N vs 1,56 N sur la lune ou 25,87 N sur Jupiter.
Le poids (N)
Se mesure de N (Newton) – correspond à la force qu’exerce la gravitation sur le corps
Isaac Newton
Célèbre grâce à sa découverte de la loi de la gravitation universelle
Masse volumique (g/cm3)
Se trouve en divisant la masse d’un objet par son volume
Ex. eau est 1 g/cm3, fer est 7,86 g/cm3
Densité (pas d’unité de mesure)
Rapport de la masse volumique d’un objet sur la masse volumique de l’eau
Ex. densité du fer est 7,86 puisque 7,86 x + grande que celle de l’eau (1)
Flottabilité
Dépend de la densité, en fonction de l’eau : ceux + dense que l’eau coulent vs ceux – dense flottent
Les états de la matière
3 états : solide, liquide ou gazeux
*** Toute substance peut exister à ces trois états
Mouvement des particules selon l’état de la matière
- État solide : particules (atomes, ions, molécules) vibrent lentement et sont maintenues ensemble par des forces électromagnétiques importante
- État liquide : particules glissent les unes sur les autres et les forces qui les lient sont plus faibles
- État gazeux : particules se déplacent très rapidement dans toutes les directions
Fusion
Solide -> liquide
Solidification
Liquide -> solide
Évaporation
Liquide -> gazeux
Condensation
Gazeux -> liquide
Sublimation
Solide -> gazeux (processus assez fréquent)
Cristallisation ou condensation solide
Gazeux -> solide
Chaleur latente
Énergie libérée ou acquise lors du changement de la matière – concept proposé par Joseph Black qui permis de distinguer chaleur vs température
Un solide qui fond ou un liquide qui s’évapore acquiert de l’énergie VS un liquide qui se solidifie ou un gaz qui se condense en libère sans que sa temp. ne change
Plasma
État formé par un gaz porté à une température +++ élevée (comme ds une étoile) qui libère des électrons
Peut être considéré comme le 4e état de la matière
Élément chimique pure
Dont tous les atomes sont identiques
Ex. hydrogène, fer, or, carbone, soufre, chlore, hélium
Composé
Formé de 2 ou plrs sortes d’atomes fortement liés
Ex. eau, sel de table, glucose, bicarbonate de sodium
Mélange
Mélange de composés qui ne sont eux-mêmes pas combinés chimiquement ou seulement très faiblement
Ex. terre noire est un mélange de minéraux, de matière organique et d’eau) –> plupart des aliments et matériaux
Corps non miscibles (ou mélange hétérogène)
Corps qui se divisent en couches séparées si l’on essaie de les mélanger – par processus de distillation ou filtration
Ex. l’eau et l’huile ne peuvent être mélangés ensemble, car elles ne forment aucun lien chimique ensemble
Distillation
Permet d’isoler les constituants liquides d’un mélange homogène -> Possible car les températures d’ébullition des liquides sont différentes
Filtration
Permet de séparer certains constituants d’un mélange hétérogène en fonction de leur densité
Ex. jus de fruit frais, infusions, cuisson de légumes sont des mélanges hétéro
Colloïde
Mélange dans lequel de petites particules (+ grosses que des atomes ou molécules) de l’un des corps sont réparties uniformément et en suspension sur l’autre
Ex. encre de Chine (particules de noir de fumée dans l’eau et stabilisées par de la gomme arabique) ou verre teinté (particules de métal dans du verre)
Mélange homogène
Solution dans laquelle un corps est complètement dissous dans un autre
Ex. eau sucrée ou salée / un mélange pas complètement homogène n’est pas une solution
Dissolution
Procédé qui consiste à mettre un soluté dans un solvant, dans le but de préparer une solution constituée d’une seule phase (mélange homogène)
Solvant
Corps qui dissout
Soluté
Corps qui est dissous
Solution solide et liquide
États de la solutions
Ex. eau sucrée = liquide / alliage d’or et de cuivre = solide
Osmose
Processus qui permet de séparer un solvant d’un soluté – déplacement de molécules d’eau (ou de solvant) d’un milieu moins concentré en soluté vers un milieu plus concentré en soluté.
Suppose que les concentrations dans les deux milieux sont en équilibre c-à-d même concentration
Élasticité
Capacité d’un solide à retrouver sa forme initiale après avoir été comprimé ou étiré
Loi de Hooke
Extension d’un corps élastique est proportionnelle à la tension appliquée
Viscosité
Capacité d’un liquide et de certains solides à résister à l’écroulement
Ex. la mélasse est + visqueuse que le sirop d’érable, le verre et la glace sont également visqueux et s’écroulent très lentement
Dureté
Capacité d’un solide à résister aux rayures – se mesure à l’aide de l’échelle de Mohs
Un matériel rigide n’est pas automatiquement dur (ex. le plastique résiste mal aux rayures, mais est rigide)
Tension superficielle
Désigne une force qui agit à la surface d’un liquide – résulte de l’attraction entre les molécules du liquide
Permet à certains insectes de marcher à la surface de l’eau, un trombone ou une lame de rasoir tiennent à la surface de l’eau
Capillarité
Désigne la montée d’un liquide dans un tube étroit – résulte de l’adhérence entre le liquide et le tube & de la tension superficielle au sommet de la colonne du liquide
Les atomes
Les + petits constituants des éléments chimiques
Un atome qui n’est pas chimiquement combiné à un autre comporte le même nbr de protons et d’électrons = électriquement neutre
Théorie atomique
Toute matière est composée d’atomes
Les éléments sont constitués d’atomes et n’ont pas tous le mêmes poids (en fonction des neutrons)
Proton, électron, neutron (composition d’un atome)
Modèle d’un atome :
- noyau positif constitué de protons à la charge électrique positive
- de neutrons qui sont neutres
- et d’électrons en mouvement très rapide autour de ce noyau.
Isotope
Versions différentes d’un même élément, avec + ou – de neutrons
Ex. de l’hydrogène a habituellement 0 neutron, mais certains atomes en ont 1 ou 2
Ion
Atome qui a perdu 1 ou plrs électrons, qui possède une charge positive OU qui a gagné 1 ou plrs électrons, qui possède une charge négative
Les charges de signes contraire s’attirent – ex. le sel de table (NaCl -> Na+ et Cl-)
Les particules subatomiques
Particules dont la matière est constituée
Les 3 principaux : protons, neutrons, électrons
Leptons, quarks
Les 2 types principaux de particules subatomiques élémentaires
Ex. leptons : électron, positron, neutrino
Ex. quarks : proton est constitué de 3 quarks, particules encore plus fondamentales
La gravitation
Force d’attraction entre deux corps ayant une masse
L’interaction électromagnétique
Force qui agit entre les particules chargées
L’interaction nucléaire : faible & forte
L’interaction entre deux particules se fait par échange d’autres particules, les bosons (ex. photons ou gluons)
- Faible : responsable de la radioactivité
- Forte : lie les quarks au sein des protons et des neutrons & les protons et neutrons au sein du noyau
Les 4 forces fondamentales de l’Univers
Gravitation, interaction électromagnétique, interaction nucléaire faible, interaction nucléaire force
Les réactions nucléaires
Les modifications subies par les noyaux des atomes
Radioactivité / désintégration radioactive
Propriété de certains éléments de perdre spontanément de leur masse par l’émission de particules ou de rayonnements électromagnétiques
Dangereux pour la santé et peut être absorbée par des objets
Ex. uranium, polonium, radium
Fission nucléaire
Désintégration de qq atomes d’un élément radioactif, qui déclenche une réaction en chaîne qui fait éclater les noyaux des autres atomes de cet élément et libère bcp d’énergie (un même atome se sépare)
Ex. bombe atomique
Fusion nucléaire
Façon dont le soleil et les étoiles produisent de l’énergie
Se produit lorsque les noyaux de petits atomes se combinent et libèrent de l’énergie lorsque soumis à des températures et pressions très élevées
Ex. 2 atomes d’hydrogène se fusionne pour former de l’hélium et libère de l’énergie
Centrale nucléaire
Permet de produire de l’électricité – réacteur nucléaire comprend le combustible nucléaire et le réfrigérant, capte la chaleur pour transformer l’eau en vapeur d’eau qui fait tourner les turbines
** Aurait l’avantage de ne pas produire de déchets radioactifs, mais est encore au stade expérimental
Carbone 14
Isotope du carbone dont la radioactivité permet de mesurer l’âge de vestiges anciens (ex. fossiles)
Transmutation
Processus qui permet de transformer un élément en un autre, coûte bcp plus cher en énergie que la valeur et éléments produits
Ex. azote à oxygène en modifiant la structure des atomes à l’aide de rayons gamma
La théorie quantique
Porte sur le cmpt des particules subatomiques
Dit que l’énergie est échangée en petites unités d’énergie (quanta) et explique comment les électrons reçoivent et cèdent de leur énergie, sous forme de photons, en changeant de niveau d’orbite autour du noyau d’un atome
À l’origine d’instruments comme le laser et les piles solaires
Quanta
Petites unités d’énergie
Photons
Forme sous laquelle les électrons reçoivent et cèdent leur énergie
Ex. lumière rouge émise par les éléments d’une cuisinière électrique lorsque chauds -> émission de photons par des atomes qui reçoivent de l’énergie sous forme de courant électrique et la cèdent sous forme de lumière
Expérience des deux fentes
Deux électrons qui passent un après l’autre par deux petites fentes pratiquées dans un écran produisent des figures d’interférence (vagues) OU qu’un électron puisse passer simultanément au travers de ces deux fentes = qu’un électron puisse être à deux places en même temps
Théorie quantique permet d’expliquer ces phénomènes surprenants
Principe d’incertitude
Toute tentative pour déterminer une valeur caractéristique (ex. la position) d’une particule subatomique a pour conséquence de perturber de façon imprévisible une autre valeur (ex. la vitesse)
Un des fondements de la théorie quantique
Les quatre dimensions
L’espace peut être décrit par 3 dimensions perpendiculaire les unes aux autres, auxquelles s’ajoute le temps (4e dimension) = espace-temps
La relativité restreinte
Vitesse de la lumière est la + grande vitesse de l’Univers (300 000 km/s) & un objet qui se déplace à cette vitesse subit les modifications suivantes : sa masse augmente, sa longueur diminue et le temps ralentit
Albert Einstein
Ex. un voyage de qq semaines à cette vitesse prendrait des dizaines d’années sur terre
Marque une rupture v-à-v des lois de Newton
L’équation E=mc2
E (qté d’énergie qui peut être produite par la désintégration totale d’une certaine qté de matière) est = à M (masse de cette qté de matière) multiplié par C2 (vitesse de la lumière au carré) -> donne des qtés énormes d’énergie, même pour de très petites qtés de matières
** Permet d’expliquer la puissance des bombes atomiques et l’énergie émise par les étoiles
La relativité générale
L’espace-temps est déformé par les objets massifs qu’il contient –meilleure théorie pour expliquer la gravitation universelle & son application à la théorie du Big Bang permet d’expliquer les débuts de l’univers
Albert Einstein
Explique pourquoi le soleil peut faire dévier la trajectoire de rayons lumineux qui proviennent des autres étoiles
Certaines grandeurs physiques varient avec la vitesse
Les forces
Invisibles, mais sont responsables de : l’arrêt des objets, de leur changement de vitesse ou de direction, qu’ils se plient, se tordent ou changent de forme.
Ex. les tables (objets immobiles) exercent une force qui empêche les objets dessus de tomber
TOUS LES OBJETS IMMOBILES EXERCENT UNE FORCE
La gravitation (Newton)
Tous les corps matériels s’attirent entre eux grâce à la force de la gravitation
Le poids (N)
Force qu’exerce la Terre sur une masse
La poussée ou le principe d’Archimède
La force exercée vers le haut sur un objet immergé dans un fluide (liquide ou gaz) – la poussée serait égale au poids du fluide déplacé
« Eurêka » : permis de concevoir qu’un objet dans un bac d’eau faisait aug le niveau de l’eau donc permettrait de mesurer le volume d’un objet grâce à l’eau déplacée
La pression
Se mesure en pascals (kPa) – force exercée par unité de surface par un gaz, un liquide ou un solide
Le baromètre
Permet de mesurer la pression atmosphérique & de faire des prévisions météorologiques
Le principe de Pascal
La pression agit dans toutes les parties d’un fluide et dans toutes les directions