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 3

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences
Les différentes échelles de température

Doc. 1
Les échelles de Fahrenheit et de Celsius.

Les premiers thermomètres reposent tous sur le principe suivant : plus il fait chaud, plus les fluides ont un volume important. On peut facilement mesurer les variations de température mais pour la définir, il faut fixer des références. En 1709, Fahrenheit prend pour référence la température la plus basse qu'il constate pendant l'hiver : ce sera son 0°F. Pour la température chaude, il prend celle du sang de cheval et fixe alors 96°F. En 1741, Celsius propose une échelle très simple qui va rapidement s'imposer : 0°C dans la glace fondante et 100°C dans l'eau bouillante.

Doc. 2
L'échelle de Kelvin

Au XIXe siècle, Lord Kelvin instaure une température absolue qui n'a pas besoin de référence. Il définit le zéro absolu comme la température à laquelle la matière n'a aucune énergie thermique. Impossible de faire plus froid que ça ! Il ajuste ensuite sa graduation sur celle de Celsius : un Kelvin représente la température obtenue en augmentant le zéro absolu d'un degré Celsius. On sait aujourd'hui que la glace fond à 273,15 K, c'est-à-dire que le zéro absolu correspond à -273,15°C.

Doc. 3
Les trois échelles de température en usage aujourd'hui.

Doc. 3 Les trois échelles de température en usage aujourd'hui.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Questions
La nécessité d'évaluer la fièvre des patients a été la première motivation pour se doter d'une échelle de température. Deux des propositions formulées au XVIIIe siècle sont encore utilisées aujourd'hui. Une troisième, plus récente, s'est cependant imposée en Physique-Chimie.

1. Doc. 3 Sais-tu s'il est possible que les températures de changements d'état de l'eau aient des valeurs différentes de celles que tu connais ?
2. Doc. 1 Que penses-tu des références de Fahrenheit et Celsius ?
3. Doc. 2 Pourquoi l'échelle de Kelvin est-elle celle utilisée par les scientifiques ?

Objet d'étude
Cuisiner dans un vaisseau spatial ? Pas si simple !

Doc. 1
Température d'ébullition de l'eau et pression exercée.

Doc. 1 Température d'ébullition de l'eau et pression exercée.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Questions
Han se demande pourquoi, à bord du Faucon, il rate la cuisson à l'eau des légumes achetés sur Mintaruss. Sur cette planète, il n'y avait aucun problème !

1. Quelle est la température d'ébullition de l'eau sur Mintaruss, sachant que la pression y est de 1 000 hPa ?
2. La pression de l'air dans le Faucon est ajustée à 1 000 hPa. Comprends-tu le problème de Han ?

La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Transforme instantanément de l'eau en glace !

Doc. 1
Stalagmite.

Doc. 1 Stalagmite.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Grant Thompson/“The King of Random”
Lorsqu'elle tombe dans le saladier, l'eau gèle instantanément.

Explication scientifique

Ce phénomène est dû à la surfusion. L'eau liquide a atteint une température négative sans se solidifier. Cette situation n'est pas stable ; le moindre choc fait rapidement passer l'eau à l'état solide !
Questions

Étapes de la fabrication :

  • Matériel :
    - 3 bouteilles d'eau de source de 50cL.
    - Un réfrigérateur avec un compartiment freezer.
    - Un saladier.
  • Ouvre et referme les bouteilles, puis mets-les au freezer environ trois heures. Sors délicatement une bouteille. Si l'eau est gelée, recommence l'expérience en la laissant moins longtemps au freezer. Sinon, frappe-la contre le sol. Si rien ne se passe, remets-la un peu plus longtemps au freezer.
  • Si la solidification instantanée fonctionne, verse délicatement le contenu d'une autre bouteille dans un saladier pour créer une stalagmite.

Des questions à se poser :

1. À quelle température la glace peut-elle commencer à se former dans de l'eau liquide ?
2. À quelle température est l'eau liquide après trois heures au freezer ?

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