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Introduction à la physique-chimie
La démarche à adopter en physique-chimie :
- Je me pose une question
- Je réalise une expérience pour y répondre
- Je fais le bilan de ce que j’ai appris (je réponds à ma question
initiale) |
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Cette
année, plusieurs thèmes vont être abordés que ce soit en physique ou bien en chimie :
è Thème n°1 : L’eau dans
notre environnement
L’apparition
de l’eau : un événement exceptionnel
Notre
planète a vraiment de la chance. Elle est actuellement la seule du système
solaire à posséder de l'eau liquide, essentielle à la vie.
Deux
hypothèses en concurrence
Lorsque
la Terre s'est formée, il y a environ 4,5 milliards d'années, elle était
comme une grosse braise, sur laquelle il était impossible de vivre. Puis
l'eau est apparue, d'abord uniquement sous forme de gaz (la vapeur d'eau).
Comment est-elle venue ? Les astronomes (qui étudient les astres et la
structure de l'univers) et les géologues (qui se concentrent sur la Terre)
n'apportent pas la même réponse à cette grande question.
Si
l'on est astronome, on regardera plutôt en l'air et on expliquera que l'eau
est arrivée lors du « Grand Bombardement » : de très nombreux astres (comètes(1) et météorites(2))
ont percuté la Terre pendant des centaines de millions d'années. L'eau qu'ils
contenaient sous forme de glace était libérée lors des impacts avec la Terre
brûlante et elle s'évaporait dans l'atmosphère. Mais si on est géologue, on
se penchera plutôt vers le sol et on affirmera que ce sont les nombreuses et
violentes éruptions volcaniques qui ont éjecté l'eau contenue dans la Terre.
Alors qui a raison ?
Un
déluge de quelques millions d'années
Actuellement,
les scientifiques s'accordent en majorité sur une explication qui mêle les
deux hypothèses. Ainsi une partie de la vapeur d'eau viendrait du ciel et une
partie viendrait de l'intérieur de la Terre.
Une
certitude : une fois l'eau apparue, notre planète, comme une braise, s'est
ensuite peu à peu refroidie... La vapeur d'eau est devenue liquide et il
s'est mis à pleuvoir pendant des millions d'années ! Ces pluies torrentielles
ont sculpté la surface du globe et formé les océans.
Et
un peu plus tard, il y a environ 3,5 milliards d'années, les premières formes
de vie sont apparues. Mais c'est une autre histoire...
Questions :
- Dans quel état physique est l'eau dans
l'atmosphère terrestre ?
- Comment s'appelle le changement d'état que
l'eau a subi lors du refroidissement de la Terre ?
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è Thème n°2 : Les circuits
électriques
Une voiture
électrique qui tourne sur elle-même
Les
voitures électriques deviennent de plus en plus perfectionnées et sont capables
des prouesses dont aucune de leurs collègues à essence n'a jamais pu se
vanter.
Vous
venez à peine de commencer à étudier l'électricité et vous vous apercevez
qu'il y en a partout : dans la maison, dans la rue, mais aussi... dans la
voiture. Il existe même des voitures qui ne fonctionnent qu'à
l'électricité. Et parmi celles-ci, certaines, comme la Nissan Pivo, ont une
allure plutôt futuriste.
La
voiture idéale pour se garer
Si
cette petite voiture peut vous faire tourner la tête, c'est justement parce
que le conducteur n'a jamais besoin de dévisser la sienne. Ainsi pour
effectuer une marche arrière, il suffit de faire pivoter l'habitacle. Et
l'arrière de la voiture devient l'avant !
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En
ville, pour se garer dans une place étroite, les roues peuvent, elles aussi,
tourner toutes seules, et la voiture se déplace comme un crabe.
Le
conducteur n'a d'ailleurs jamais besoin de se tordre le cou. Quatre caméras
vidéo filment en permanence l'extérieur du véhicule et les images sont
projetées dans les montants du pare-brise, qui fait donc office de grand
rétroviseur.
La
voiture idéale pour lutter contre la pollution ?
Les
voitures électriques sont souvent considérées comme la solution à la
pollution liée aux transports : pas de gaz nauséabond aux alentours. Malheureusement
ce n'est pas si rose, car pour fabriquer l'électricité qui les fait avancer,
il faut construire des centrales électriques qui, elles, sont polluantes. On
s'est donc contentés de déplacer la pollution des villes vers les campagnes
où sont installées les centrales.
Les
experts semblent préférer les voitures dites hybrides, capables de passer du
moteur électrique au moteur à essence de manière à consommer le moins
d'énergie possible et donc de polluer le moins possible. Et en attendant les
voitures fonctionnant à l'énergie du soleil ou du vent, il reste toujours le
vélo ou la marche à pied.
Questions :
- Quels sont les avantages de cette nouvelle
voiture électrique ?
- Les voitures électriques permettent-elles de
stopper la pollution liée aux transports ? Pourquoi ?
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è Thème n°3 : La lumière
Un ciel noir
même en plein jour !
Lorsqu'il
fait jour, le ciel est bleu et lumineux. C'est en tout cas comme cela que
nous, Terriens, nous le voyons... Mais qu'en est-il sur la Lune ? Les
photos prises sur cet astre montrent un ciel entièrement noir en pleine
journée !
De
multiples sources de lumière autour de nous
Pour
comprendre la différence entre le ciel lunaire et le ciel terrestre,
commençons par étudier ce qui se passe sur Terre. Notre planète est entourée
d'une épaisse couche de minuscules particules (gaz, poussières ...) dont
l'ensemble constitue l'atmosphère.
Lorsque
nous sommes dans la partie éclairée par le Soleil, il fait jour. |
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Avant
de nous atteindre, les rayons de lumière traversent l'atmosphère. Quand
l'un d'eux rencontre une particule atmosphérique, celle-ci se comporte
comme un objet diffusant : elle renvoie la lumière dans toutes les
directions. Chaque particule constitue ainsi une petite source de lumière.
Et comme l'atmosphère contient des milliards de particules, l'ensemble
forme un ciel très lumineux ! Pourquoi est-il bleu ? Patience, vous le
saurez dans quelques années.
Et
sur la Lune alors ?
La
lune ne possède pas d'atmosphère, donc pas de particules. Les rayons de
lumière provenant du Soleil arrivent directement sur le sol lunaire, sans
rencontrer d'objets diffusants. Résultat surprenant : pour un astronaute,
le ciel est plus noir sur la Lune le jour que sur la Terre la nuit, car les
étoiles ne sont plus visibles lorsque le Soleil éclaire. |
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Questions :
- Pourquoi le ciel est-il d'un bleu foncé en
altitude alors qu'il est beaucoup plus clair au niveau de la mer ?
- Sachant que Mars possède une atmosphère, son
ciel est-il noir sur sa face éclairée ?
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