C D Physique Chimie - livres ebooks gratuits au livres-ebooks- ?· Sous la direction de Thierry DULAURANS…

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    11-Sep-2018

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  • TSPhysique Chimie

    Livre du professeur

    Enseignement de spcialit

    Nouveau programme

    Collection Dulaurans Durupthy

  • Sous la direction de

    Thierry DULAURANSLyce Fernand-Daguin Mrignac

    Andr DURUPTHYLyce Paul-Czanne Aix-en-Provence

    Physique ChimieT

    Enseignement de spcialitLivre du professeur

    S

    Michel BARDELyce Marcel-Pagnol Marseille

    Nathalie BARDELyce Saint-Charles Marseille

    Jean-Philippe BELLIERLyce Michel-Montaigne Bordeaux

    Vincent BESNARDLyce Montesquieu Bordeaux

    Marc BIGORRELyce des Graves Gradignan

    Julien CALAFELLLyce Bellevue Toulouse

    ric DAINILyce Paul-Czanne Aix-en-Provence

    Maryline DAINI-DINCANLyce Maurice-Janetti

    Saint-Maximin-la-Sainte-Baume

    Marie des Neiges DE FLAUGERGUESLyce du Grsivaudan Meylan

    Magali GIACINOLyce Paul-Czanne Aix-en-Provence

    Nicolas LESCURE Lyce Michel-Montaigne Bordeaux

    Vanina MONNET Lyce Michel-Montaigne Bordeaux

    Bruno POUDENS Lyce des Graves Gradignan

    Isabelle TARRIDELyce Val de Durance Pertuis

  • Hachette Livre, 2012 Physique Chimie Terminale S spcialit, Livre du professeur La photocopie non autorise est un dlit. 2

    Sommaire

    Erratum ............................................................................... 3

    Thme 1 : Leau

    1 Eau et environnement ................................................. 4

    2 Eau et ressources ......................................................... 13

    3 Eau et nergie .............................................................. 22

    Thme 2 : Son et musique

    4 metteurs et rcepteurs sonores ............................... 29

    5 Instruments de musique .............................................. 35

    6 Son et architecture ....................................................... 46

    Thme 3 : Matriaux

    7 Cycle de vie des matriaux ......................................... 51

    8 Structure et proprits des matriaux ....................... 61

    9 Nouveaux matriaux .................................................... 73

    Pages Bac : exercices et TP ............................................... 80

    Complments

    valuation des incertitudes de mesure ............................ 86

    Couverture : Pierre-Antoine Rambaud

    Suivi ditorial : Patricia Lamy

    Maquette intrieure et composition : PCA / CMB Graphic

    Schmas : Patrick Hanequand et Jean-Luc Maniouloux

  • Hachette Livre, 2012 Physique Chimie Terminale S spcialit, Livre du professeur La photocopie non autorise est un dlit. 3

    ErratumLors de la rimpression de louvrage, certaines erreurs ont t corriges. Il est donc possible quil y ait diffrentes versions dans votre classe. Voici la liste des corrections qui nous semblent importantes.

    Les lments modifis sont surligns en jaune.

    Chapitre 4Page 68, document 3

    Dans le graphique, il faut remplacer la valeur 1 000 par 1 600 .

    Chapitre 5Page 95

    Dans la question 3, il faut lire : r2 = dd

    .

    Chapitre 6Page 111

    La seconde question 3 doit tre numrote 4.

    Page 121, problme 4

    Dans lnonc, il faut lire : ...Cette salle possde deux portes en bois, de hauteurs respectives d1 = 2,0 m et d2 = 1,0 m (la surface de ces deux portes est de 4,0 m

    2), et deux baies vitres, de surfaces respectives S1 = 16 m2

    et S2 = 10 m2. On a dispos dans cette salle des chaises en bois dont la surface dabsorption quivalente totale

    est de 100 m2 .

  • Hachette Livre, 2012 Physique Chimie Terminale S spcialit, Livre du professeur La photocopie non autorise est un dlit. 4

    Analyse et synthse de documents scientifiques

    1Chapitre

    Eau et environnement

    1 SO2 + H2O H2SO3 H2SO3 + H2O HSO3

    + H3O+

    HSO3 + H2O SO3

    2 + H3O+

    SO3 + H2O H2SO4 H2SO4 + H2O HSO4

    + H3O+

    HSO4 + H2O SO4

    2 + H3O+

    2 a. Ce sont les missions dues lactivit humaine (du grec anthropos signifiant homme ).

    Valeurbasse:V(combustion)V (total)

    = 160160 + 80 +10

    = 0,64 = 64 %

    Valeurhaute:V(combustion)V (total)

    = 240240 + 200 +20

    = 0,52 = 52 %

    b. Elles auraient tendance dcrotre, car des mesures gouvernementales ont t prises pour limiter les missions industrielles de dioxyde de soufre.3 Les gaz azots qui participent la formation des

    pluies acides sont le monoxyde dazote, NO, et le dioxyde dazote, NO2. Le gaz chlor est lacide chlo-rhydrique, HCl.4 Bilan Les pluies acides rsultent de la dispersion

    dans latmosphre de polluants comme le dioxyde de soufre (SO2) et les oxydes dazote (NOx). Ces pol-luants peuvent tre produits naturellement par les ruptionsvolcaniques, ladcompositionbiologique,les ocans, les feux de forts, etc. Dans latmosphre, les polluants sont disperss par le vent. Lesplus lourds retombent proximit; les

    1 a. V (Pacifique)V (hydrosphre)

    = 715 106

    1 409 106 = 0,51 = 51 %

    b. V (calottes)V (ocans)

    = 29 106

    1 370 106 = 2 102 = 2 %

    2 S (ocans)S (Terre)

    = 361 106

    510 106 = 0,71 = 71 %

    V (ocans)

    V (hydrosphre) = 1 370 10

    6

    1 409 106 = 0,97 = 97 %

    3 a.Leaubiosphriqueest leau contenuedansles tres vivants.

    b. V(biosphre)V (hydrosphre)

    = 0,000 6 106

    1 409 106 = 4 107

    = 4 105 %.4 Bilan a. Dans latmosphre, il y a vaporation, puis condensation; leau ruisselle ensuite vers lesocans et sinfiltre dans les roches (pdosphre et lithosphre).b. Lrosion est la dgradation, lusure des roches de lcorce terrestre par un agent extrieur (eau, agents atmosphriques). Le degr drosion dpend des

    proprits des roches (duret, dilatation, composi-tion chimique, etc.).La concrtion correspond des agrgats de parti-cules en un corps solide. Par exemple, les stalac-tiques se forment par concrtion. La dissolution est le passage en solution dune espce solide, liquide ou gazeuse. Par exemple, la dissolution dans leau du trioxyde de soufre (gaz). Par laction de leau (ruissellement), des rigoles de dis-solution se forment sur les sols. La roche est dchique-te; apparaissent alorsdesasprits,des trous,descrevasses, etc. Lactionde lrosionest ingale : lesroches les plus rsistantes forment des reliefs, alors que les roches les moins rsistantes forment des creux. Les gouffres sont le plus souvent forms par leffon-drement de la vote dune cavit souterraine au cours de la dissolution, par les eaux, des minraux formant les roches. Lorsque leau circule dans le sous-sol, elle se chargedionsetpeutdboucherdansunecavitsouterraine:unphnomneinversedeladissolution va se produire.Des concrtions se forment telles que les stalactites, stalagmites, draperies, piliers, etc.

    Dissolution des espces : les pluies acides (p. 13)2

    Mers et ocans, rservoirs deau sur Terre (p. 12)1

  • Hachette Livre, 2012 Physique Chimie Terminale S spcialit, Livre du professeur La photocopie non autorise est un dlit. 5

    Courants ocaniques, rgulateurs du climat (p. 14)3

    plus lgers voyagent dans les hauts courants ariens sur des milliers de kilomtres. Les pluies acides entranent lacidification des sols et des cours deaux et donc une modification, voire une disparition, de la flore et de la faune. La dissolution de mtaux toxiques comme laluminium est favori-

    se. Mme si leurs causes ne sont pas encore claire-ment identifies, les dprissements forestiers se mul- tiplient. Les constructions urbaines ne sont pas pargnes : les surfaces mtalliques srodent, lesmonuments en pierre calcaire ou en grs seffritent peu peu.

    1 Toutes les espces chimiques, quelles soient naturelles, cest--dire naturellement prsentes dans la nature (tels que le dioxygne dissous, les ions phosphate dissous, PO4

    3, etc.), ou anthropiques (pes-ticides, produits de la fusion thermonuclaire, etc.) transitent dans locan et constituent donc des tra-ceurs chimiques.Fron est le nom commercial dune famille de gaz hydrochlorofluorocarbons (HCFC) ou chlorofluoro-carbons (CFC). Ces gaz sont ou ont t utilisscomme rfrigrants, gaz propulseurs, intermdiaires de synthse, etc. 2 a. Le tritium se transforme en hlium 3 selon la ractionsuivante:

    31H

    32He + 1

    0e

    Dans la nature, la plupart des noyaux datomes sont stables.Cependant,certainsatomesontdesnoyauxinstables qui se dsintgrent spontanment. Ladsintgration radioactive dun noyau donn est un phnomnealatoire.Lactivit(mesureenbecque-rel; 1 Bq = une dsintgration par seconde) dunchantillon radioactif diminue avec le temps du fait de la disparition progressive des noyaux instablesquil contient. Ces noyaux radioactifs se caractrisent

    par leur dure de demi-vie, ou priode radioactive, tempsauboutduquellamoitidesnoyauxradioac-tifs initialement prsents a disparu. En valuant la quantit de tritium restant dans un volume deau donn, on dispose de chronomtres utiles pour tu-dier les diffrentes cintiques de processus prsents dans la colonne deau. Ils permettent de suivre, dans letempsetlespace,letransportdesmassesdeau:ce sont les traceurs de la circulation ocanique.b.Letritiumpntreenprofondeurparlenord:ilat entran par des courants plongeants.3 a. Ladvection est le transfert dune masse deau

    par un mouvement naturel.Les isolignes sontdescourbesdgalevaleurdunegrandeur, traces sur un schma ou un diagramme deux ou trois dimensions.b. Le flux de frons se dirige vers le sud-est.4 Bilan La prsence, dans les eaux profondes, de

    traceurs anthropiques, mis dans latmosphre il y a plusieurs dcennies, indique que les eaux ont t en contact avec latmosphre durant ces dernires dcennies. Le traceur est absorb par leau, lasurface de locan. Si cette eau quitte la surface et plonge en profondeur, elle est isole de latmosphre

    1 La circulation thermohaline (circulation perma-nente grande chelle de leau des ocans) est due aux carts de tempratures et de salinits des masses deau.2 a. Les eaux sales sont plus denses que les eaux doucespuisqueduselestdissous:pourunvolumedonn,lamassedelasolutionestplusgrande;ainsi,la masse volumique de leau sale (et donc la densit) augmente. Les eaux liquides de surface sont trs sales dans les rgions polaires, car le sel non pig dans la glace se dissout dans leau liquide des ocans souslabanquise.b. Les eaux froides sont plus denses que les eaux chaudes et les eaux sales sont plus denses que les eauxdouces : une eau froide et sale a donc ten-dance plonger.3 Bilan Le Gulf Stream est un courant ocanique

    qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas

    (Golfe du Mexique), longe la cte amricaine, se dirige vers le nord-est de locan Atlantique en remontant vers le Groenland aprs avoir long les ctes europennes. Il est pouss par les vents domi-nants du sud-ouest et se refroidit progressivement. Il dplace leau chaudedes zones subtropicales versles ples et constitue un facteur important de la rgulation du climat europen. La chaleur ainsi stoc-ke dans leau des zones tropicales est restitue vers latmosphre aux plus hautes latitudes. Comme lat-mosphre, les courants marins comme le Gulf Stream rpartissentlachaleurautourduglobe. Locan joue unrledterminantsurleclimat:leauserchauffemoins vite que lair, mais se refroidit aussi moins vite. Locan a une mmoire plus longue que latmos-phre:delordredunesaisonpourlescourantsdesurfaces, dune dizaine dannes pour les masses deaux profondes.

    Les traceurs chimiques (p. 15)4

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_marinhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Floridehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Bahamashttp://fr.wikipedia.org/wiki/Groenland

  • Hachette Livre, 2012 Physique Chimie Terminale S spcialit, Livre du professeur La photocopie non autorise est un dlit. 6

    et la quantit de tritium quelle renferme diminue par dcroissance radioactive (voir les complments la question 2a ci-dessus). Ces traceurs sont suivis comme des colorants injects grande chelle dans locan. Ils permettent de tracer la ventilation des

    eaux profondes, cest--dire le renouvellement de ces eaux par mlange avec des eaux ayant t plus rcemment au contact avec latmosphre, donc plus riches en traceur.

    Pollution au ptrole : Deepwater horizon (p. 17)6

    1 a.Leshydrocarburessonthydrophobes:ilsnesedissolvent pas dans leau et, entrans par les cou-rants, ils saccumulent dans des zones particulires des ocans. b. Il existe quatre grandes familles de produits chimiques de lutte contre la pollution : les disper-sants, les produits de lavage, les dsmulsifiants et lesbiodgradants.Les dispersants sont pulvriss par moyens ariens oupar embarcations. Les dsmulsifiants sont desproduits liquides destins briser les mulsionspteuses deau dans le ptrole que lon rcupre sur le littoral ouenmer. Simultanment, il faut absolu-

    ment veiller contenir la nappe polluante laide de barragesflottants.Unepollutionpeuttrecontenueavec des barrages absorbants (absorbants hydro-phobespourrcuprerlesproduitsapolairesetfixerle polluant par imprgnation) ou des barrages dertention gonflables (fabriqus en tissus polyesterhautedensitenduitsdePVC).2 Bilan a. La crainte majeure tait une pollution

    des ctes, mais surtout que la nappe ne rejoigne le Gulf Stream et soit donc disperse trs loin. b. Le Loop Current a maintenu la nappe prs des ctes et les Loop Eddies ont pig le ptrole et ont contribusafragmentation.

    Pollution aux plastiques : le 8e continent (p. 16)5

    1 Les polymres (du grec pollus signifiant plu-sieurs et mros signifiant parties ) sont forms de macromolcules renfermant des centaines, voire des milliers datomesde carbone.Cesmacromolculessontfabriquespartirdungrandnombredemol-cules plus petites, que lon appelle monomres, relies entre elles par des liaisons covalentes.La photodgradation est la transformation de mol-cules en fragments plus petits sous linfluence de la lumire(absorptiondephotons).Un perturbateur endocrinien est une espce chimiqueagissantsurlquilibrehormonal.Un xnobiotique est une substancetrangre unorganisme vivant (du grec xenos qui signifie tran- ger et bios qui signifie vie ).Une substance hydrophobe repousse leau ou est repousse par leau (du grec hydro signifiant eau et phbos signifiant peur ).2 Selon leur nature, les polymres rsistent loxydation,auxacides,auxbases,auxsolvants,etc.Le rejet et laccumulation des matires plastiques dans lenvironnement navaient donc pas t jugs alarmants.3 a.Lespolychlorobiphnyles (PCB), parfois appe-

    ls pyralnes , sont des composs aromatiques organochlorsdrivsdubiphnyle:

    3 2

    5

    4

    6(Cl)n

    2' 3'

    6'

    4'

    5' (Cl)n

    LesPCBsonttoxiques,cotoxiquesetreprotoxiques(dans le systme international dtiquetage des matires dangereuses, ils sont classs H373, ce qui correspond un risque prsum deffets graves pour les organes la suite dexpositions rptes ou dune exposition prolonge, et H410, cest--dire trs toxiques pour les organismes aquatiques, qui entranent des effets nfastes long terme).b.LesPCBsontdesaromatiquesconstitusdenom-breux atomes de carbone; ce sont desmolcules trs peu polaires malgr la prsence datomes de chlore. Ils se concentrent donc prfrentiellement dans les matires plastiques (composes dun grand nombredatomesdecarbone)pluttquedansleaudes ocans. 4 Denombreux adjuvants (plastifiants, stabilisants,etc.) sont incorpors auxmatires plastiques : cesxnobiotiquespeuventsavrertrsdangereux.5 Bilan Les matires plastiques se fragmentent

    sous leffet de la lumire, des variations de tempra-ture, de laction mcanique des courants, etc. Les courants marins les accumulent dans des zones parti-culires des ocans.

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8res_dangereuses

  • Hachette Livre, 2012...

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