Célérité d'une onde
La célérité d'une onde est la vitesse de propagation de la perturbation. Si la perturbation parcourt la distance pendant la durée :
Les 89 définitions des 25 chapitres de physique-chimie 2e Bac PC, classées par chapitre puis par ordre alphabétique. Rien n'est ajouté : chaque définition est tirée du cours et renvoie à l'endroit d'où elle vient.
La célérité d'une onde est la vitesse de propagation de la perturbation. Si la perturbation parcourt la distance pendant la durée :
Une onde mécanique progressive est le phénomène de propagation d'une perturbation, de proche en proche, dans un milieu matériel élastique, sans transport de matière mais avec transport d'énergie.
Une onde est transversale si la direction de la perturbation (le déplacement des points du milieu) est perpendiculaire à la direction de propagation. Elle est longitudinale si ces deux directions sont parallèles.
La diffraction est le changement de direction de propagation d'une onde, avec étalement, lorsqu'elle rencontre une ouverture ou un obstacle de petite dimension .
Un milieu est dispersif si la célérité d'une onde sinusoïdale y dépend de sa fréquence : . Il est non dispersif si est la même pour toutes les fréquences.
La longueur d'onde (en m) est la distance parcourue par l'onde pendant une période. C'est aussi la plus petite distance entre deux points du milieu qui vibrent en phase (par exemple deux crêtes consécutives pour une onde transversale).
La période (en s) est la plus petite durée au bout de laquelle le mouvement d'un point se reproduit identique à lui-même. La fréquence est (en hertz, ).
Une onde progressive est périodique lorsque la source produit une perturbation qui se répète identiquement à intervalles de temps égaux. Si l'élongation de la source est une fonction sinusoïdale du temps, l'onde est dite sinusoïdale.
Un milieu transparent est dispersif pour la lumière si son indice (donc la célérité de la lumière) dépend de la radiation : . Le vide n'est pas dispersif : toutes les radiations y ont la même célérité .
L'écart angulaire est la demi-largeur angulaire de la tache centrale : c'est l'angle entre l'axe du faisceau et la direction de la première extinction.
L'indice de réfraction d'un milieu transparent, pour une radiation monochromatique, est le rapport de la célérité de la lumière dans le vide à sa célérité dans ce milieu :
Une radiation monochromatique est caractérisée par une seule fréquence (une seule couleur) : c'est le cas de la lumière d'un laser. Une lumière polychromatique contient plusieurs radiations : la lumière blanche est un ensemble continu de radiations, du violet au rouge.
L'activité d'un échantillon radioactif est le nombre moyen de désintégrations par seconde : . Son unité est le becquerel (Bq) : désintégration par seconde ().
La constante de temps est (en secondes). À la date , il reste noyaux. Sur la courbe , la tangente à l'origine coupe l'axe des temps au point d'abscisse .
La demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initialement présents s'est désintégrée : .
Des isotopes sont des noyaux qui ont le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents, donc des nombres de nucléons différents.
La radioactivité est la transformation spontanée d'un noyau instable, appelé noyau père, en un autre noyau, appelé noyau fils, avec émission d'une particule (, ou ) et souvent d'un rayonnement .
La courbe d'Aston représente l'opposé de l'énergie de liaison par nucléon, , en fonction du nombre de nucléons . On trace pour que la courbe forme une « vallée » : plus un noyau est bas sur la courbe, plus il est stable.
Le défaut de masse d'un noyau est la différence entre la somme des masses de ses nucléons isolés et la masse du noyau :
Il est toujours positif pour un noyau stable.
L'énergie de liaison d'un noyau est l'énergie qu'il faut fournir au noyau, au repos, pour le dissocier en ses nucléons isolés et au repos :
L'énergie de liaison par nucléon est le quotient , exprimé en MeV par nucléon.
La fission est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd, frappé par un neutron lent, se scinde en deux noyaux plus légers (appelés fragments) et libère quelques neutrons et de l'énergie.
La fusion est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle deux noyaux légers s'unissent pour former un noyau plus lourd, avec libération d'énergie.
Pour une réaction nucléaire, on appelle variation de masse . La variation d'énergie correspondante est :
La capacité d'un condensateur est la constante de proportionnalité entre sa charge et la tension à ses bornes :
Elle s'exprime en farad (F). On utilise surtout les sous-multiples : , , et .
On adopte la convention récepteur : l'intensité est orientée vers l'armature A et la tension est . La charge du condensateur est la charge de l'armature A (l'armature B porte ). L'intensité est la dérivée de la charge par rapport au temps :
La grandeur s'appelle la constante de temps du dipôle RC. Elle caractérise la rapidité de la charge et de la décharge : plus est grande, plus le régime transitoire dure longtemps.
Un échelon de tension montant est une tension qui passe brusquement de à une valeur constante à l'instant . Un échelon descendant passe de à . On le réalise avec un générateur idéal de tension et un interrupteur.
La grandeur , avec , s'appelle la constante de temps du dipôle RL. Plus est grande ou plus est petite, plus l'établissement du courant est lent.
En convention récepteur (la tension est fléchée en sens inverse de l'intensité ), la tension aux bornes d'une bobine d'inductance et de résistance interne est :
L'inductance s'exprime en henry (H). On utilise surtout le millihenry : .
Moduler en amplitude une porteuse, c'est faire varier son amplitude en fonction affine du signal modulant. La tension modulée a la fréquence de la porteuse, mais son amplitude évolue au rythme du signal modulant.
Le taux de modulation est . On le mesure sur l'oscillogramme avec
où et sont la plus grande et la plus petite amplitude de la tension modulée (le rapport est le même avec les hauteurs crête à crête).
La base de Frenet est un repère mobile attaché à (certains manuels notent au lieu de ) :
Un référentiel est dit galiléen si le principe d'inertie (première loi de Newton) y est vérifié. Tout référentiel en translation rectiligne uniforme par rapport à un référentiel galiléen est lui aussi galiléen.
Un mouvement est rectiligne uniformément varié si la trajectoire est une droite et si l'accélération est constante, portée par cette droite. Sur l'axe de la trajectoire, on note la valeur algébrique (constante) de l'accélération.
Le vecteur accélération est la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps : .
Le vecteur vitesse moyenne de entre deux positions (à l'instant ) et (à l'instant ) est . Le vecteur vitesse instantanée est la dérivée du vecteur position par rapport au temps : .
Un solide est en chute libre lorsqu'il n'est soumis qu'à son poids .
Force de frottement fluide : force opposée au vecteur vitesse, d'intensité avec pour les faibles vitesses (fluide visqueux) et pour les vitesses plus grandes. La constante positive dépend du fluide, de la forme et des dimensions du solide. L'énoncé précise toujours la valeur de et de .
Poussée d'Archimède : force verticale, dirigée vers le haut, dont l'intensité est égale au poids du fluide déplacé : où est la masse volumique du fluide (en ), le volume de fluide déplacé (le volume immergé du solide, en ) et l'intensité de la pesanteur.
Un couple de forces est formé de deux forces de même valeur , de sens opposés, de droites d'action parallèles distinctes. Son moment par rapport à n'importe quel axe perpendiculaire à leur plan est , où est la distance entre les deux droites d'action. Un couple ne modifie pas le mouvement du centre d'inertie : il ne fait que faire tourner.
Le moment d'inertie d'un solide par rapport à l'axe est , où est la distance de la partie de masse à l'axe. Il s'exprime en . Il mesure la résistance du solide à un changement de sa vitesse angulaire : c'est l'analogue de la masse pour la rotation.
Le moment d'une force par rapport à l'axe , quand est dans un plan perpendiculaire à , est en . La distance (le bras de levier) est celle entre l'axe et la droite d'action de la force. Le signe est si la force tend à faire tourner le solide dans le sens positif choisi, sinon.
La vitesse angulaire du solide est , en . L'accélération angulaire est , en .
Un oscillateur mécanique est un système qui effectue un mouvement de va-et-vient de part et d'autre d'une position d'équilibre stable. Les oscillations sont libres quand, après avoir été écarté de sa position d'équilibre (ou après un choc initial), le système évolue seul, sans apport d'énergie extérieur. On étudie ici le cas idéal sans frottement : les oscillations sont alors non amorties.
Un pendule pesant est un solide mobile autour d'un axe horizontal fixe qui ne passe pas par son centre d'inertie . On note la distance entre et l'axe, et l'angle entre et la verticale descendante (position d'équilibre stable : sous l'axe).
L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de ses énergies potentielles : .
L'énergie potentielle associée à une force conservative est définie par sa variation : . Elle est définie à une constante près : seule sa variation a un sens physique ; on choisit une référence où .
Le travail d'une force constante dont le point d'application se déplace en ligne droite de à est , en joules, où est l'angle entre et . Il est moteur () si et résistant () si .
Un facteur cinétique est une grandeur qui modifie la vitesse d'évolution d'un système chimique. Dans ce chapitre, on étudie la concentration initiale des réactifs et la température.
Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons. Un réducteur est une espèce capable de céder un ou plusieurs électrons. Un oxydant et un réducteur qui se correspondent forment un couple noté , et la demi-équation associée s'écrit :
Une transformation est rapide quand elle semble terminée dès que les réactifs sont mélangés : on ne peut pas suivre son évolution à l'œil nu ni avec un chronomètre. Elle est lente quand son évolution dure de quelques secondes à plusieurs minutes, voire plusieurs heures ou quelques jours : on peut alors la suivre à l'œil ou avec un appareil. Elle est très lente quand aucune évolution n'est perceptible avant des semaines, des mois ou des années (voire pas du tout à notre échelle).
L'avancement maximal est la plus petite valeur de qui annule la quantité d'un réactif : . Le réactif qui s'épuise le premier est le réactif limitant. Pour une transformation totale, l'avancement final est égal à l'avancement maximal : .
Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l'avancement atteigne la moitié de sa valeur finale : . Pour une transformation totale, .
Pour un mélange de volume constant, la vitesse volumique de réaction à la date est . Elle s'exprime en (ou , ou en unité SI ; ).
Un système chimique est à l'équilibre quand sa composition ne varie plus au cours du temps, alors que tous les réactifs et tous les produits sont présents. À l'échelle microscopique, les deux réactions continuent : l'équilibre est dynamique. Les vitesses des réactions dans les deux sens sont égales, donc chaque espèce est consommée aussi vite qu'elle est formée.
La conductivité d'une solution (en ) est liée à la conductance mesurée par :
Pour une solution diluée, la conductivité est la somme des contributions de tous les ions :
où est la conductivité molaire ionique de l'ion (en ) et sa concentration en .
Le pH d'une solution aqueuse diluée est défini par :
où est la concentration des ions oxonium (ou hydronium) exprimée en , et le logarithme décimal.
Le taux d'avancement final d'une transformation est le nombre sans unité :
On a toujours ; on l'exprime souvent en pourcentage.
Un acide est une espèce chimique capable de céder un proton . Une base est une espèce chimique capable de capter un proton .
C'est la constante d'équilibre associée à l'équation de la réaction de l'acide avec l'eau : , et .
Un indicateur coloré acido-basique est un couple acide/base dont les deux formes ont des couleurs différentes. Sa constante d'acidité vérifie .
, avec la concentration en . Inversement, .
La constante d'équilibre de cette réaction s'appelle le produit ionique de l'eau : . À : , soit .
Une réaction acide-base est un transfert de proton entre l'acide d'un couple et la base d'un autre couple : .
.
Doser (ou titrer) une espèce chimique en solution, c'est déterminer sa concentration (ou sa quantité de matière) à l'aide d'une réaction chimique appelée réaction de dosage.
À l'équivalence, les réactifs (titré et titrant) ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de la réaction de dosage : ils sont tous les deux entièrement consommés. Le volume de titrant versé à ce moment est le volume équivalent (noté si le titrant est une base, si c'est un acide).
Pour déterminer le point d'équivalence sur la courbe :
L'anode est l'électrode où se produit une oxydation. La cathode est l'électrode où se produit une réduction. Dans une pile qui débite, l'anode est le pôle négatif et la cathode le pôle positif.
La force électromotrice d'une pile est la tension entre ses bornes lorsqu'elle ne débite aucun courant (circuit ouvert, ) :
Elle s'exprime en volts. On la mesure avec un voltmètre de grande résistance interne, qui ne laisse passer pratiquement aucun courant.
Une pile est un dispositif qui transforme une partie de l'énergie chimique d'un système en énergie électrique. Elle est formée de deux demi-piles, chacune contenant les deux espèces d'un couple oxydant/réducteur, reliées par un pont salin (ou une paroi poreuse).
Pour une transformation modélisée par l'équation en solution aqueuse, le quotient de réaction du système à un instant donné est :
Les concentrations sont exprimées en . Le solvant (l'eau) et les espèces solides n'apparaissent pas dans . Le quotient n'a pas d'unité.
Le schéma conventionnel d'une pile se lit de gauche à droite : on écrit d'abord l'électrode négative (anode), puis les espèces de sa solution, le pont salin, les espèces de la seconde solution et enfin l'électrode positive (cathode). Une barre simple sépare deux phases différentes ; une double barre représente le pont salin.
L'anode est l'électrode où se produit une oxydation ; elle est reliée au pôle positif du générateur. La cathode est l'électrode où se produit une réduction ; elle est reliée au pôle négatif du générateur.
Une transformation chimique est forcée lorsqu'elle se produit dans le sens inverse du sens d'évolution spontanée, grâce à l'énergie électrique fournie par un générateur. Le générateur éloigne de , alors que spontanément se rapproche de .
Un ester est un composé organique qui possède le groupe caractéristique ester . Sa formule générale est , où R est un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle (il vient de l'acide) et R' est un groupe alkyle (il vient de l'alcool).
L'estérification est la réaction entre un acide carboxylique et un alcool. Elle forme un ester et de l'eau.
L'hydrolyse d'un ester est sa réaction avec l'eau. Elle forme un acide carboxylique et un alcool.
Le taux d'avancement final est . Le rendement d'une synthèse est : c'est le rapport entre la quantité d'ester réellement obtenue et la quantité maximale que donnerait une transformation totale.
Un anhydride d'acide est un composé de formule qu'on peut obtenir en retirant une molécule d'eau à deux molécules d'acide carboxylique. On le nomme en remplaçant « acide » par « anhydride » : l'anhydride éthanoïque a pour formule .
Un catalyseur est une espèce chimique qui augmente la vitesse d'une réaction sans figurer dans son équation et sans être consommé à la fin. Il est dit homogène s'il est dans la même phase que les réactifs, hétérogène s'il est dans une phase différente.
Un corps gras (huile ou graisse) est un mélange de triglycérides : ce sont des triesters du glycérol (propane-1,2,3-triol) et d'acides carboxyliques à longue chaîne carbonée appelés acides gras.
La saponification est l'hydrolyse d'un ester par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) ou de potassium. Elle forme un ion carboxylate et un alcool.
Un savon est un sel de sodium (savon dur) ou de potassium (savon mou) d'un acide gras : . Exemple : le stéarate de sodium .
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