Physique-Chimie Cycle 4
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Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Ch. 6
Que trouve-t-on dans l'air ?
Ch. 7
Les transformations chimiques et la pollution
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Ch. 10
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 11
Introduction à la masse volumique
Ch. 12
La masse volumique
Ch. 13
La matière, dans l'espace et dans l'Univers
Ch. 14
De l'Univers aux atomes
Thème 2 - Mouvement et interactions
Ch. 15
Introduction à la vitesse et au mouvement
Ch. 16
Repérage de mouvement et mesure de vitesse
Ch. 17
Vitesse et mouvement
Ch. 18
Les interactions
Ch. 19
Les forces
Ch. 20
Le poids
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Ch. 21
Introduire la notion d'énergie
Ch. 22
Conversion et transfert de l'énergie
Ch. 23
La conservation de l'énergie
Ch. 24
Les circuits électriques
Ch. 25
La tension et l'intensité
Ch. 26
Relations entre grandeurs dans les circuits électriques
Ch. 27
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 28
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 29
Le son
Ch. 30
La lumière
Ch. 31
Vitesse de propagation des signaux
Ch. 32
Des signaux au-delà de la perception humaine
Chapitre 5

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences
Le « vide » existe-t-il ?

Doc. 1
La pensée d'Aristote.

Aristote, vers 350 av. J.-C., propose une représentation du monde où la matière est présente partout et où le vide ne peut pas exister. Cette pensée influence les penseurs jusqu'à la fin du Moyen Âge, où l'on explique plusieurs phénomènes par l'expression : « la nature a horreur du vide ». C'est ainsi qu'on explique pourquoi l'eau d'une bouteille ne s'écoule pas si on la retourne avec le goulot plongé dans une bassine.

Doc. 2
L'expérience de Torricelli.

En juin 1644, Torricelli imagine l'expérience qui consiste à retourner un tube plein de mercure sur un récipient rempli lui aussi de mercure. Le mercure tombe mais se stabilise rapidement à 73 cm. Torricelli émet l'hypothèse que l'espace laissé libre au sommet du tube est vide. Il attribue la montée du mercure dans le tube au poids de l'atmosphère agissant sur la surface libre du liquide.

Doc. 3 : Schéma de l'expérience de Torricelli.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Doc. 3
L'éther, une théorie rassurante pour les physiciens.

L'existence du vide a longtemps été difficile à concevoir pour les physiciens. Newton voulait croire à « cette espèce d'esprit très subtil qui pénètre à travers tous les corps solides », nommé « éther » au XIXe siècle. On croyait par exemple que l'éther transmettait la lumière, et que tout l'Univers baignait dans l'éther. Malgré les multiples tentatives d'observation de l'éther avec des instruments de plus en plus précis, les scientifiques durent se rendre à l'évidence : l'éther n'existe pas. La lumière se propage bien dans le vide et c'est aussi dans le vide que les corps célestes s'attirent.
Jean-Claude Boudenot, Histoire de la Physique et des physiciens, 2001, Ellipses.
Questions
Quand un physicien parle de vide, il parle d'un espace dans lequel on ne trouve aucune particule de matière. L'existence ou non du vide a été en débat jusqu'au début du XXe siècle.

1. Selon toi, est-ce qu'Aristote s'appuie sur une expérience pour affirmer que le vide n'existe pas ?

2. As-tu compris la différence fondamentale entre la démarche de Torricelli et celle d'Aristote ?

3. Il a fallu près de 350 ans, de Torricelli à Einstein, pour que l'idée du vide soit acceptée ; peux-tu l'expliquer ?

Objet d'étude
Comment dessaler l'eau de mer ?

Doc. 1
Particules et microorganismes : quelles tailles ?

NomMolécule d'eauParticule de selVirusBactérie
Taille0,1 nm0,2 nm100 nm1 000 nm

Doc. 2
Le principe de l'osmose.

Doc. 2 : Le principe de l'osmose.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

L'eau de mer est forcée à passer à travers une membrane dont les pores sont très petits. Seules les molécules d'eau peuvent passer, les autres particules sont retenues par la membrane.
Questions
Les navigateurs du Vendée Globe ont tous un dessalinisateur à bord. Comment fonctionne cet appareil ?

1. Une membrane dont les pores mesurent environ 1 nm est-elle adaptée pour un dessalinisateur ?

2. À la sortie du dessalinisateur, l'eau n'est pas directement potable. Sais-tu pourquoi ?

La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Modélise le changement de volume de l'eau qui gèle !

Doc. 1
Des coquillettes ordonnées.

Doc. 1 : Des coquillettes ordonnées.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Matériel

  • 16 coquillettes crues.
  • Une feuille de papier quadrillée (petits carreaux).
  • Un stylo.

Explication scientifique

Bien rangées, nos coquillettes prennent plus de place sur la feuille que disposées pêle-mêle. Voilà comment les mêmes molécules d'eau occupent plus d'espace à l'état solide qu'à l'état liquide !
Questions

Étapes de la fabrication :

  • Rassemble seize coquillettes pêle-mêle à plat sur la feuille.
  • Trace le contour de ce premier groupe.
  • Arrange-les ensuite en quatre lignes de quatre rangées comme sur le doc. 1.
  • Trace le contour du groupe.
  • Estime l'encombrement de chaque disposition, en comptant le nombre de carreaux entiers que contiennent les deux contours.

Une question à se poser :

1. Quelle est la disposition qui modélise l'eau liquide ? Et l'eau solide ?

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