sans correction Livre 4e révision devoir commun

Madame Baumann / professeure de physique chimie

Physique Chimie

Bienvenue

dans le monde de la physique chimie

Livre de révision pour le devoir communNiveau : 4ème

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Suite

Sommaire

Aide et consigne

Masse volumique

Molécules et atomes

Pour chaque chapitre, vous trouverez :

- Une fiche de révision avec les notions essentielles du chapitre ;

- Des exercices d'entrainement ;

- Les corrigés.

Poids et masse

Energie

• Cliquer sur le numéro d'un chapitre pour avoir accès directement au cours et exercices

Energie et puissance

Equations chimiques

A vous de jouer !

Sommaire

Rappel, outil et méthode :

• Conversions ;

• La proportionnalité ;
• Mesurer le volume d'un solide ;
• Lecture graphique ;
• Tracer un graphique ;
• Conversion heure / minute / secondes ;
• Grandeurs et unités ;

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• La masse et le volume sont proportionnels.

Chapitre 1 : La masse volumique

Remarque : La notion de proportionnalité est une notion importante en physique chimie en 4ème.

La masse volumique se note par une lettre grecque prononcée "rho",

Formule :

m = x V

Cliquer pour avoir une révision sur la proportionnalité.

• Si la masse volumique d'un objet est plus petite que celle de l'eau, cet objet flotte sur l'eau.

de l'eau = 1 kg/L

Comment déterminer la masse volumique expérimentalement ?

Méthode

: Mesure de volume d'un solide

- Calculer la masse volumique à l'aide de la formule.

Pour un liquide :

- Mesurer la masse à l'aide d'une balance ;

- Mesurer le volume à l'aide d'une éprouvette graduée ;

Pour un gaz :

- Placer une bouteille vide sur la balance ;

- Effectuer la tare ;

- Remplir la bouteille de gaz ;

- Mesurer la masse de la bouteille pleine : mgaz = m2 - m1

- Calculer la masse volumique à l'aide du volume de la bouteille, de la masse mesurer et de la formule.

- Calculer la masse volumique à l'aide de la formule suivante :

(Attention aux unités)

Pour un solide :

- Mesurer la masse à l'aide d'une balance ;

- Mesurer le volume à l'aide d'une éprouvette graduée remplie d'eau ;

La masse du bois de la statuette est de 87 g. La masse du métal est de 120 g. Enora veut trouver la masse volumique du bois et celle du métal.

Exercices

Questions aides

Exercice 1 :

Une bague est constituée d'un anneau d'or d'un volume de 0,24 mL et d'une pierre précieuse de 0,20 g. L'or utilisé en bijouterie possède une masse volumique de 16 500 g/L. Sarah veut trouver la masse totale de sa bague et de l'anneau seul.

Exercice 3 :

Une bille d'acier est conçue en mélangeant 78,2 mL de carbone avec 9,06 mL de fer en fusion. Le fer est un métal de masse volumique ρfer = 7 860 kg/L, celle du carbone valant ρcarbone = 2,250 kg/L. Déterminer les pourcentages de carbone et de fer présents dans la bille.

Questions aides

Exercice 2 :

Enora possède une statuette composée de bois et de métal. Le bois de la statuette occupe à lui seul un volume de 120 mL tandis que celui de la partie en métal est de 15 mL.

Questions aides

Exercices 1

Exercices 2

Questions :

Questions :

1) Convertir le volume en L. 2) Calculer la masse de l'anneau seul. 3) Calculer la masse totale de la bague.

1) Donner la formule permettant de calculer la masse volumique, ρ 2) Calculer la masse volumique du bois. 3) Calculer la masse volumique du métal.

Rappel conversions

Exercices 3

Ce que je dois savoir faire

Questions :

1) Convertir les volumes en L. 2) Calculer la masse du carbone. 3) Calculer la masse du fer. 4) Calculer la masse totale de la bille. 5) Calculer le pourcentage de fer et de carbone présent dans la bille.

• Effectuer des conversions ;

• Appliquer la formule pour :

- Calculer une masse ;- Calculer une masse volumique ;

• Répondre aux questions avec des phrases réponses.

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Chapitre 2 : Les molécules et atomes

• La matère est constituée de molécules.

Exemple de molécules :N2 : diazote / H2 : dihydrogène / O2 : dioxygène / CO2 : dioxyde de carbone / H2O : eau

• Les molécules sont composés d'atomes.(Voir tableau ci-contre)

• Formule chimique : elle nous donne une information sur la composition des molécule. Exemple : C2H6 , dans cette molécule il y a 2 atomes de carbone et 6 atomes d'oxygène.

Nom de la molécule : Méthane

Formule : CH4

Nombre d'atome : 1 atome de carbone et 4 d'hydrogène

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Chapitre 2 : Les molécules et atomes

• Lors d'une transformation chimique des molécules disparaissent et d'autre aparaissent.

• Mais la masse se converve lors d'une transformation chimique. C'est le principe de conservation de la masse au cours d'une transformation chimique.

Cela s'explique car le nombre d'atome se conserve. Une transformation chimique est une transformation entre des molécules qui intéragissent entre elles. Les atomes de ces molécules vont se réarrangés pour former de nouvelles molécules.

• Un réactif est une molécule qui disparait.

• Un produit est une molécule qui apparait.

Vers les exercices

Exercices

1) Donne la composition de la glycine en précisant le nombre de chaque type d'atome. 2) Quelle est la formule chimique de la glycine ?

Exercice 1 :

Donner la composition des molécules suivante :

• C3H8O ;
• NH3 ;
• C2H2 .

Exercice 3 :

L'alcool à bruler est constitué d'éthanol dont la formule est C2H6O. La combustion de l'éthanol dans l'air consomme de l'éthanol (1 g) et du dioxygène O2 (3 g) et forme du dioxyde de carbone CO2 (2 g) et de l'eau H2O. Donner la masse d'eau se formant. Justifier votre réponse.

Exercice 2 :

La glycine est un acide aminé entrant dans la composition de l'ADN. Elle joue un rôle important dans le corps humain. Voici son modèle moléculaire :

Questions aides

Ce que je dois savoir faire

Exercices 3

• Donner la composition d'une molécule à l'aide de sa formule ;

Questions :

1) Identifier les réactifs de la réaction et leur masse. 2) Identifier les produits de la réaction et leur masse. 3) Calculer la masse de l'eau en vous aidant d'un principe vu en cours.

• Donner la formule d'une molécule à l'aide de sa composition ou de son modèle/représentation ;

• Calculer la masse d'un produit ou d'un réactif en s'aidant du principe de la conservation de la masse.

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- Certaines sources sont renouvelables, leur stock n'est pas limité, elles se renouvellent en permanance. Exemple : le soleil / le vent / l'eau (rivières, mer) ... - Et certaines source sont non renouvelables, leur stock et limité et elles ne se renouvellent pas sur l'échelle de vie humaine. Exemple : le pétrole, le charbon, le gaz naturel ...

Chapitre 3 : Energies

Nous avons besoin d'énergie dans notre quotidien pour se déplacer, s'éclairer, pour vivre.

• Les différentes formes d'énergie :

L'énergie lumineuse / L'énergie thermique (chaleur) / L'énergie de mouvement (cinétique) / L'énergie électrique / L'énergie chimique

• Les différentes sources d'énergie :

Une source d'énergie est un réservoir d'énergie.

• Les conversions d'énergie :

Les différentes formes d'énergie peuvent être converties / transformées en d'autres formes.

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Chapitre 3 : Energies

Réseau électrique

Lampe

Energie électrique

Energie lumineuse

Pièce

• Les conversions d'énergie :

Exemple : Une lampe convertie l'énergie électrique en énergie lumineuse (et énergie thermique).Ces conversions sont résumé à l'aide de diagrammes de conversion (voir ci-contre). Les objets nous permettant de convertir une forme d'énergie en une autre s'appellent des convertisseurs.

Energie thermique

Pièce

: Réservoir d'énergie

: Convertisseur

: Forme d'énergie

Vers les exercices

La turbine de l'hydrolienne couplée à un alternateur permet la conversion de l'énergie cinétique de l'eau en énergie électrique.1) Quelle est la source d'énergie utilisée par l'hydrolienne ? 2) Cette source est-elle renouvelable ou non ? Expliquer votre réponse. 3) Quel est le convertisseur d'énergie qui permet de fournir de l'énergie sous forme électrique ?

Exercices

Exercice 1 :

Classer les mots suivants selon deux catégories : réservoirs (sources) ou convertisseurs d'énergie.Charbon / Essence / Moteur / Pile / Lumière / Batterie / Alternateur / Uranium / Vent / Aliments

Exercice 3 :

En vous aidant du document, réaliser la chaine énergétique résumant le fonctionnement de la lampe dynamo.

Aides

Document

Exercice 2 :

Une hydrolienne est une turbine hydraulique qui utilise l'énergie cinétique des courants marins ou fluviaux : c'est une « éolienne de la mer ».

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Ce que je dois savoir faire

Une dynamo manuelle

Document 1

• Identifier les sources et les formes d'énergie ;

Pour actionner une lampe dynamo, il faut faire tourner sa manivelle. Ce mouvement (énergie mécanique) permet de transférer à la dynamo, de l'énergie initialement stockée dans le corps. La dynamo transfère ensuite cette énergie à un accumulateur par transfert électrique. L'accumulateur permet de stocker l'énergie. L'énergie est ensuite communiquée à l'ampoule par transfert électrique. L'énergie reçue est alors transmise à l'environnement sous forme d'énergie lumineuse et thermique.

• Identifier les sources renouvelables ou non ;

• Identifier le convertisseur d'énergie lors d'une conversion ;

• Compléter ou réaliser des diagrammes de conversions.

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Aide exercice 3

La chaine énergétique du fonctionnement de la lampe dynamo à compléter

...........

...........

...........

...........

...........

...........

...........

...........

...........

...........

: Reservoir d'énergie

: Convertisseur

: Forme d'énergie

• Le poids et la masse sont proportionnels :

Chapitre 4 : Poids et masse

P = m x g

Dans le langague courant, poids et masse sont souvent confondus.

Proportionnalité

• Le poids est la force d'attraction qu'exerce un astre (par exemple la Terre) sur un objet. Cette grandeur se mesure à l'aide d'un dynamomètre.

• La masse est liée à la quantité de matière présente dans un objet. Cette grandeur se mesure à l'aide d'une balance.

• Sur Terre, g est égale à 10 N/kg.

• Sur la Lune, g est égale à 1,6 N/kg.

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Chapitre 4 : Poids et masse

Exercices

• La masse elle reste toujours la même quelque soit l'endroit où l'on se trouve. En effet, la quantité de matière ne change pas sur Terre ou sur la Lune.
• Mais le poids lui change selon l'endroit où l'on est.

En effet, g change donc P aussi.

Le poids est donc la force qui explique que lorsqu'on lâche un objet, il tombe par terre.

Cette force est représentée par une flèche vertical dirigée vers le bas.

Vers les exercices

1) Calculer l'intensité de la pesanteur g à partir des mesures effectuées par Anna. 2) Ce dynamomètre fonctionne-t-il correctement ? 3) Représenter le poids de la trousse.

Exercices

Exercice 1 :

Le constructeur d'un ascenseur a indiqué sur une plaque bien visible que le poids maximum autorisé pour que l'ascenseur fonctionne est de 8 000 N. Données : g = 9,8 N/kg. Calculer la masse que peut supporter l'ascenseur.

Exercice 3 :

Imaginons qu'on ait envoyé une sonde spatiale pour explorer les environs de la planète Jupiter et qu'à la suite d'un incident, la sonde ait dû se poser en catastrophe sur un des nombreux satellites naturels qui entourent Jupiter. La sonde prélève un échantillon de roche. Ses instruments mesurent une masse de 21 000 g et un poids de 0,26 N.

Exercice 2 :

A l'aide des données, déduire le satellite de Jupiter sur lequel la sonde s'est posée.

Anna veut vérifier que son dynamomètre fonctionne. Elle prend une trousse dont elle mesure la masse avec une balance et le poids avec son dynamomètre. Elle trouve 200 g pour la masse de la trousse et 20 N pour le poids.

Données

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Ce que je dois savoir faire

Données

Valeurs des intensités de pesanteur sur les différents satellites de Jupiter

• Calculer le poids, la masse ou l'intensité de pesanteur à partir de données ;

• Représenter le poids par une flèche verticale dirigée vers le bas ;

• Utiliser les données de documents pour répondre à une question.

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Vers les exercices

Chapitre 5 : Equations chimiques

D'après le principe de conservation de la masse au cours d'une transformation chimique, on trouve le même nombre d'atome dans les réactifs et dans les produits. L'équation chimique est donc équilibrée. Cela signifie qu'il y a le même nombre des différents atomes dans les réactifs et dans les produits. Exemple :

Rappel sur les molécules et atomes

Les équations chimiques sont des façon de résumer les transformations chimiques.

CH4 + 2 O2

CO2 + 2 H2O

Réactifs

Produits

CH4 + 2 O2

CO2 + 2 H2O

Les réactifs sont les molécules qui disparaissent. Les produits sont les molécules qui apparaissent.

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On propose une équation de réaction pour modéliser cette transformation chimique :C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O L'équation est-elle équilibrée ? Justifier votre réponse.

Exercices

Exercice 1 :

Un étudiant propose une équation pour la transformation chimique suivante : la formation de rouille.4 Fe + 4 O2 2 Fe2O61) Donner les réactifs de la transformation. 2) Donner les produits de la transformation. 3) L'équation est-elle équilibrée ? Justifier votre réponse avec le nombre des différents atomes.

Exercice 3 :

L'alcool à bruler est constitué d'éthanol dont la formule est C2H6O. La combustion de l'éthanol dans l'air consomme de l'éthanol et du dioxygène O2 et forme du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O. Ecris et équilibre l'équation de la combustion de l'éthanol.

Exercice 2 :

Le propane est un gaz. La réaction de combustion du propane C3H8 avec le dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

Questions aides

Exercices 3

Ce que je dois savoir faire

Questions :

• Trouver les réactfis et produits dans une équation chimique ;

1) Identifier les réactifs ; 2) Identifier les produits ; 3) Ecrire l'équation pas encore équilibrée ; 4) Commencer par équilibrer les atomes de carbone avec les molécules de CO2 et recompter le nombre total d'atomes. 5) Faire pareil avec les atomes d'hydrogène avec les molécules de H2O puis d'oxygène avec les molécules de O2

• Savoir déterminer le nombre des différents atomes dans les réactifs et les produits ;

• Déterminer si une équation chimique est équilibrée ou non.

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Vers les exercices

Chapitre 6 : Energie électrique et puissance

Plus on utilise un objet électrique longtemps, plus l'énergie consommée est importante. La puissance d'un objet ne change pas. Exemple : Un séche cheveux qui a une puissance de 220 W et qui fonctionne 1 h consomme un énergie égale à : E = 220 x 1 = 220 Wh S'il fonctionne 2 h : E = 220 x 2 = 440 Wh. 440 Wh > 220 Wh

Grandeurs utilisées :- L'énergie consommée par un appareil électrique se note E et son unité est le Watt (W) ; - Le puissance d'un appareil est notée P et son unité est le Wattheure (Wh).

Formule :

E = P x Δt

L'énergie se conserve au cours d'un conversion d'énergie.

Energies converties :énergie thermique E = 5 Wh énergie lumineuse E = 25 Wh

Energie entrante :énergie électrique E = 30 Wh

Wh ou kWh

W ou kW

Conversions minutes / heures

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Question :Combien faudrait-il installer d’éolienne pour produire la même énergie qu’une centrale nucléaire en 1 mois ?

Exercices

Exercice 1 :

Exercice 3 :

Une plaque électrique de 1 200 W est utilisée durant 1 h 30 min.Calculer l'énergie consommée par cette plaque électrique.

Luc veut avoir une idée de saconsommation électrique. Pour cela il relève la puissance de tout ses gros appareils électriques :

Exercice 2 :

Puissance et énergie produite par une centrale nucléaire :

Question : Calculer l'énergie consommée par tous les appareils s'ils fonctionnent 3h.

Puissance et énergie produite par une éolienne terrestre :

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Ce que je dois savoir faire

• Connaître les formules permettant de calculer l'énergie consommée, la puissance ou la durée ;

• Connaitre les unités de l'énergie, de la puissance et de la durée ;

• Compléter ou réaliser des diagrammes de conversions d'énergie.

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La proportionnalité

On peut donc écrire que la relation entre A et B est :

Si deux grandeurs sont proportionnelles alors on peut passer de l’une à l’autre en multipliant ou en divisant toujours par le même chiffre. Ce chiffre est le coefficient de proportionnalité.

B = 2,5 x A

La courbe est une droite qui passe par zéro (l'origine du graphique) :

Exemple :

par 2,5

x par 2,5

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Volume d'un solide : V2 - V1 = 40 - 35 = 5 mL

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Les conversions

Exemple de conversion : 82 g = 0,082 kg (Voir tableau de conversion) ; 6,2 mL = 0,0062 L = 0,62 cL ; 12 km = 12 000 m ; Etc ...

Exercices d'entrainement

Vous pouvez vous aider du tableau de conversion suivant :

Les conversions

Exercice d'entrainement : Réaliser les conversions suivantes 75,6 g = ............... kg ; 5,12 L = ............... mL ; 12 cm = ............... m = ............... mm ; 9,08 hL = ............... L = ............... dL ; 0,65 m = ............... cm = ............... km ; 3200 g = ............... kg = ............... mg .

Vers la correction

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Les conversions

Correction : 75,6 g = 0,0756 kg ; 5,12 L = 5 120 000 mL ; 12 cm = 0,12 m = 120 mm ; 9,08 hL = 908 L = 9080 dL ; 0,65 m = 65 cm = 0,00065 km ; 3200 g = 3,2 kg = 3 200 000 mg .

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Tracer un graphique

Les axes sont gradués à l'aide d'un échelle. L'échelle représente l'écart entre les graduations , qui est toujours le même.Exemple : Echelle des abscisses : 1°C = 1 cm 1ère graduation = 1°C = 1 cm 2ème graduation = 1°C + 1°C = 2°C = 2 cm 3ème graduation = 2°C + 1°C = 3°C = 3 cm etc.... Les étapes pour tracer un graphique : 1) Tracer les axes (perpendiculaires) ; 2) Noter le nom des axes : grandeur et unité entre parenthèse (ex : Température (°C)) ; 3) Placer le zéro et faire les graduations ; 4) Noter les valeurs des graduations. 5) Placer les valeurs sur le graphique

Un graphique est un moyen de représenter l'évolution d'une grandeur en fonction d'une autre. De quoi est constitué un graphique ? - une origine : le point zéro - 2 axes gradués :axe vertical : axe des ordonnées axe horizontal : axe des abscisses

ordonnées

une graduation

abscisses

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Tracer un graphique

Exemple : évolution de la température en fonction du temps.

Température en fonction du temps :Axes des abscisses : Temps Axes des ordonnées : Température Echelle : Abscisse : 1 carreau = 2 min Ordonnée : 1 carreau = 20 °C

• Cliquer pour agrandir le graphique

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Lecture graphique

Ce graphique représente l'évolution du poids en fonction de la masse.Quel est le poids d'une masse de 0,25 kg (250 g) ? 1) Placer le poids 0,25 kg sur l'axe de la masse ; 2) Tracer une flèche verticale montante jusqu'à croiser la courbe ; 3) partir de l'intersection de la courbe et la droite tracée en 2) pour tracer une nouvelle droite horizontale allant vers l'axe du poids ; 4) Lire la valeur obtenue grâce à cette dernière droite :P = 2,5 N

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Conversion heure / minutes / secondes

Exemple de conversion : 2 h = 2x60 = 120 minutes 120 minutes = 120x60 = 7 200 secondes Heure en seconde : heure x 60 x 60 = heure x 3600 = nombre de secondes 9 000 secondes = 9 000/60 = 150 minutes 150 minutes = 150/60 = 2,5 heures Seconde en heure : seconde = nombre d'heure 3600

heures x 60 = nombre de minutes

minutes / 60 = nombre d'heure

minutes x 60 = nombre de secondes

seconde / 60 = nombre de minute

Conversion heure / minutes / secondes

Exercice d'entrainement : 189,5 min = ...........................h 22,3 h = ...............h....................min 13 680 s = ...............min = ......................h = .................h.............min 3j 16h 25min 45sec =..........................h

Méthode 1 :

• 2h 25min : pour avoir un nombre d'heure, il faut convertir les 25 minutes en heure :

2 h 25 min = 2h + (25/60)h = 2h + 0,42h2 h 25 min = 2,42 h

• 3,35 h : pour avoire le nombre de minute, il faut convertir 0,35h en minutes :

3,35 h = 3h et (0,35x60)min = 3h 21 min

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Correction conversions

Correction : 3j 16h 25min 45sec =..........................h 3j = 3x24h = 72 h 16h 25min = 25/60 = 0,42 h 45sec = 45/3600 = 0,0125 h 72 + 16 + 0,42 + 0,0125 = 88,4325 Donc 3j 16h 25min 45sec = 88,4325 h

Correction : 189,5 min = 3,16 h 22,3 h = 22 h et (0,3x60)min = 22 h 18 min 13 680 s = 228 min = 3,8 h = 3 h et (0,8x60)min = 3h 48min

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Grandeur et unité

Grandeur : On appelle grandeur toute propriété d'un phénomène physique, d'un corps ou d'une substance, qui peut être mesurée ou calculée, et dont les différentes valeurs possibles s'expriment à l'aide d'un nombre et d'une unité. Exemple : La masse est une grandeur. Son unité est le kilogramme ou le gramme.

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Formules et unités

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Puissances de dix

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