Mois : janvier 2017

Dessalement

thediplomat_2016-10-03_15-50-12-386x307

South China Sea: China Activates First Desalination Plant on Woody Island
http://thediplomat.com/ Image Credit: Google Earth

———————————

Le dessalement de la glace de mer à l’étude en chine. Un problème (versions avec et sans question), en particulier pour les terminales S.

————————-

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier dessalement).

————————————

Le problème : dessalement-sans-question.pdf 

et version avec questions et corrigé dessalement-avec-questions ; dessalement-corrige

Version sous forme de résolution de problème :  dessalement glace resolution de probleme.pdf

 

Extraits.

enonce

texte3

resolution

————————————–

Complément : un extrait d’article du Monde, janvier 2019

dessalement.pdf

dessalement

——————————————

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier dessalement).

docs1

Titre hydrotimétrique

A propos de la dureté de l’eau.

  • un travail expérimental présente à la façon des ECE ;
  • un problème sans question et la version avec question ;
  • une résolution de problème ;
  • une exploitation de document.

 

resine1

——————————————–

Les documents  téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier titre hydrotimétrique).

———————————————

Le travail expérimental : 0 titre hydrotimetrique.pdf (avec exemple de résultats  exemple resultats.pdf et fiche méthode annexes dosages1.pdf).

Extraits.

edta-reaction

evian

 

 

Les problèmes : carafe-filtrante-probleme-sans-question.pdf ; carafe-filtrante-probleme-complet.pdf ; carafe-filtrante-probleme-corrige.pdf. (D’après un ancien problème de bac).

Extraits.

carafe

 

La résolution de problème : resolution-de-probleme-carafe.pdf.

resolution

 

L’étude de document : resine.pdf.

resine1

resine2

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier titre hydrotimétrique).

docs1

docs2

docs3

Hydrates de méthane

thegreatgashhttps://phys.org/news/2012-01-great-gas-hydrate.html

clathrate source image : http://ps.uci.edu/scholar/sites

Ce clathrate est formé de molécules d’eau qui emprisonnent une autre molécule, dans le cas présent une molécule de méthane CH4.

———————————–

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/hydrates.methane.htm

Une réserve énergétique énorme. À mesure que les réserves conventionnelles d’hydrocarbure s’épuisent, on devra se rabattre sur les réserves dites non-conventionnelles, comme les gisements des régions éloignées et d’exploitation onéreuse, les sables bitumineux et peut-être un jour, les hydrates de méthane. Comme mentionné plus haut, les hydrates de méthane des fonds océaniques constituent une réserve énergétique énorme, … mais pour l’instant inaccessible. Cette glace méthanique se trouve, soit dans les interstices du sédiment entre les particules de sable ou d’argile cimentant ces derniers ou sous forme de vésicules dans les sédiments, soit en couches de plusieurs millimètres ou centimètres d’épaisseur parallèles aux strates ou en veines les recoupant. Les hydrates de méthane sont donc dispersés dans les sédiments et ne peuvent être exploités par des forages conventionnels; il faudrait plutôt penser à une exploitation massive du sédiment à l’aide de dragues comme on le fait par exemple pour nettoyer les chenaux de navigation des sables et des boues, ou encore d’un système sophistiqué de pompage du sédiment. Mais voilà un énorme risque de déstabiliser rapidement les hydrates et de libérer des quantités considérables de méthane dans l’atmosphère, sans compter les accidents probables associés à ce genre d’exploitation. Il n’en demeure pas moins que l’industrie pétrolière salive à la pensée d’avoir peut-être un jour accès à de telles réserves. 

Une bombe écologique en puissance. Une déstabilisation massive des hydrates de méthane causée par exemple par une augmentation de 1 ou 2°C de la température des océans, ce qui est tout à fait compatible avec les modèles climatiques actuels, risque de produire une augmentation catastrophique des gaz atmosphériques à effet de serre. Une telle déstabilisation pourrait aussi causer d’immenses glissements de terrain sous-marins sur le talus continental, entraînant des tsunamis très importants qui affecteraient les populations riveraines. Ce pourrait être là deux des effets catastrophiques du réchauffement climatique actuel causé par une augmentation des gaz atmosphériques à effet de serre. Le méthane est 21 fois plus efficace que le CO2 comme gaz à effet de serre !

 

———————————————–

Une résolution de problème utilisable par exemple en Terminale S.

——————————————–

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hydrates de méthane).

———————————–

La résolution de problème : hydrates-de-methane.pdf

hydrate

hydrate-3

hydrate-1

hydrate-2

Textes complémentaires : documents.pdf

documents1

documents2

————————————————

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hydrates de méthane).

docs

——————————————————————–

L’eau

eau-modele-prob-electronshttp://www.astrosurf.com/luxorion/eau-intro-molecule2.htm

 

Un travail d’analyse et de validation de document (sans question) sur le thème de l’eau. Les contenus : structure atomique, masses, molécule, spectre, interactions, dissolutions, mole, masse molaire, concentration, pression, etc. Quelques inexactitudes ont été introduites volontairement…

——————————-

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier l’eau).

——————————

Consignes de travail : individuellement puis mise en commun en groupe avec réalisation d’une affiche qui sera présentée oralement. (durée : 2 heures)

  • vérifier les affirmations du texte et repérer les erreurs éventuelles (explications, valeurs numérique, etc.).
  • élaborer les questions qui peuvent être posées à partir du document.

Présentation d’affiches et animation tableau pour la discussion.

 

Document à analyser : l’eau.pdf

eau1

eau4

eau5

eau6

eau8

————————————-

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier l’eau).

docs

—————————————————————————–

Emilie et les « forces vives »

 

Controverse sur la question des
« forces vives ».

 

emilie_chatelet_portrait_by_latour

Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil, marquise du Châtelet. Mathématicienne et physicienne. Portrait à son bureau par Quentin  De La Tour.

.

La querelle entre Dortous de Mairan et Emilie Du Châtelet oppose pour la première fois (?) dans l’histoire des sciences un homme et une femme. Le chapitre XXI des Institutions de physiques (publié en 1740) est l’objet de la polémique. En effet, Émilie Du Châtelet y critique la Dissertation sur l’estimation et la mesure des forces motrices des corps rédigée par le secrétaire de l’Académie des sciences, Dortous de Mairan. Elle soutient que, dans la détermination de la « force » (ou « force vive ») d’un corps, le calcul correct est celui de Bernoulli et de Leibniz. Il correspond au produit de sa masse par le carré de sa vitesse (mv2). Mairan expose le principe communément admis par un grand nombre de scientifiques selon lequel la « force vive » du corps correspond au simple produit de la masse par la vitesse (mv).

A cette époque les concepts de quantité de mouvement et d’énergie cinétique n’ont pas encore été élaborés. Cette controverse y contribuera.

 

Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier émilie et les forces vives).

 

Introduction.

Présentation d’Emilie du Chatelet (document : [emilie.pdf]).

emilie

Extraits des textes d’Emilie Du Châtelet et de Dortus De Mairan (document : [textes.pdf]).

texte1

Contexte historique (document : [les lumières.pdf]).

 

lumieres

 

Expérience de s’Gravesande (document : [sgravesande.pdf]).

 

sgravesande

Egalement disponible : vidéo adaptée du film «Einstein’s Big Idea» [emilie.mp4]

 

 

Situation traitée (traduction des documents)

situation

 

Consigne 1 individuel puis comparaison en groupe (30 minutes)

 

Lecture préalable des extraits de textes.

 

Formuler les propositions d’Emilie du Châtelet et de Dortus de Mairan.

Ont-ils raison tous les deux, en ne parlant pas de la même chose ?

Donner les traductions dans le langage actuel de la mécanique.

 

En cours de travail on peut apporter le document : [langage actuel.pdf].

 

Animation tableau pour la mise au point.

 

Consigne 2 individuel (20 minutes)

Trouver l’origine de l’expression Ec = ½ mV2 à partir du document [langage actuel.pdf].

 

Présentation du(es) diaporama(s) : [energies.pptx] et [travail et energie.pptx] ou [energies.pdf] et [travail et energie.pdf]

Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier émilie et les forces vives).

docs1

docs3

docs2

 

Aspirine et ibuprofène

photo-1471864190281-a93a3070b6de-1900x1267

http://www.asef-asso.fr/notre-sante/ma-planete/notre-operation-rapportez-vos-medicaments-non-utilises-a-votre-pharmacie-2017/

Aspirin-3D-vdW

———————————-

Transformer un problème classique de bac en problème sans question : l’objectif pour les élèves est d’apprendre à anticiper les questions, dans l’optique de l’examen, repérer les types de questions possibles et récurrentes dans le type de situation concernée.  

—————————————

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier aspirine et ibuprofène).

————————————–

Problème sans question : aspirine.pdf

et sa version avec question : 2013-amnord-aspirine.pdf (corrigé disponible sur  http://labolycee.org/menugeo.php?s=1&annee=2013&pays=Nord#geo).

Extraits 

donnees

protocole

rmn

aspirine

dosage

Consignes : 

  • individuellement : rédiger les questions probables (dans un problème type bac) pour les différentes parties de l’énoncé.
  • animation tableau pour la mise en commun;
  • comparaison avec l’énoncé complet du problème de bac.
  • individuellement : résolution rapide des questions (celles qui semblent les plus délicates) et confrontation au corrigé.

 

Deuxième problème sans question : ibuprofene.pdf

et sa version avec question : 2013-pondichery-ibuprofene.pdf (corrigé disponible sur :http://labolycee.org/menugeo.php?s=1&annee=2013&pays=Inde#geo).

ibuprofene

rmnibu

ua

 

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier aspirine et ibuprofène).

docs

—————————————————————————

Acide/base (2) – Deux acides

A l’écoute des acides

tonneau

Le tonneau de Schutzenbach,  appareil en usage en Allemagne pour la fabrication du vinaigre. Les merveilles de l’industrie, 1873.

———————————–

Objectif. A partir des connaissances préalables sur les réactions d’échange de protons (théorie de Brønsted-Lowry des couples acide-base) et les notions de pH et conductivité (et les calculs correspondants), on aborde la question : une transformation chimique est-elle toujours totale ?

 

————————————————

Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier acide-base (2) deux acides).

 

Document : [deux-acides.pdf] 

ecoute

 

Aide : définition du pH [pH.pdf]

pH

 

Consigne 1 individuel (10 minutes)

Formulez votre (vos) hypothèse(s) permettant d’interpréter le comportement différent des deux solutions d’acide.

Animation tableau pour collecter et discuter les hypothèses.

 

Consigne 2 individuel puis groupe (50 minutes)

Travail individuel : déterminer la composition ioniquedes deux solutions à partir des résultats des mesures (on utilisera une présentation sous forme de tableau d’avancement).

Mise en commun et mis au point en groupe.

Animation tableau pour collecter les résultats à partir du document :[tableaux.pdf]

Discussion : l’(les) hypothèse(s) formulées au départ sont-elles convenables, suffisantes ?

Apport magistral :

Diaporama [deux acides.pptx] ou [deux acides.pdf]. Vocabulaire : acide fort et faible ; utilisation des symbolismes →, ← et D dans l’écriture des réactions chimiques. Interprétation au niveau microscopique : équilibre chimique dynamique.  

ethanoïque

ph

On pourra aussi utiliser avec profit le diaporama : https://slideplayer.fr/slide/3698864/

slide

 

Consigne 3 individuel (15 minutes)

Réinvestissement :acide fort ou acide faible ?

fortoufaible

 

 

——————————————

Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier acide-base (2) deux acides).

docs1

docph

docs2

——————————————————

 

Sirop de menthe

etiquettesirop-17a94

hydrodistillation

 

Un problème sans question utilisable à différents niveaux  (Seconde , Première…)

————————————

 

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier sirop de menthe).

——————————

Consignes de travail :  consignes.pdf

1. Individuellement : proposer des questions à partir de l’énoncé.

2. Animation tableau pour la mise en commun des propositions.

3. En groupe (avec répartition du travail individuel) : résolution des questions et réalisation d’une affiche (sans rédaction complète).

4.  Affichages et présentation d’une ou plusieurs affiches. Discussion.

 

——————————–

Problème sans question : sirop-de-menthe.pdf

Le problème original est un problème de Bac (programme antérieur) : sirop-menthe.pdf  (corrigé : sirop-menthe-correction.pdf). 

Extraits : 

arome

arome2

colorants1

couleur

 

———————————————-

Un autre sujet peut aussi donner lieu à un problème sans question :  

eugenol (correction : eugenol-correction).

eugenol

montagepng

———————————————

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier sirop de menthe).

docs1

docs2

———————————————————————

 

Hydrométallurgie

140606_les-baux-12BlueBreezeWiki (Own work)    https://fr.wikipedia.org/wiki/Bauxite

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrom%C3%A9tallurgie

L’hydrométallurgie est une technique d’extraction des métaux qui comporte une étape où le métal est solubilisé pour permettre sa purification. C’est un procédé de traitement des métaux par voie liquide, d’où le nom d’hydrometallurgie. Elle consiste à mettre en solution les différents métaux contenus dans un minerai ou un concentré afin de les séparer pour les valoriser. Un procédé hydrométallurgique typique est composé des opérations suivantes : 

  • lixiviation ou dissolution : mise en solution des différents métaux ;
  • purification : séparation des différents métaux/constituants entre eux ;
  • électrolyse : récupération du métal voulu sous forme métallique.

La lixiviation est réalisée à l’aide soit d’un acide, tel que l’acide sulfurique, soit d’un oxydant, tel que le chlore. Les métaux en solution sont sous forme ionique. La phase de purification est réalisée par différentes techniques : extraction liquide-liquide par un solvant, cémentation, précipitation. Le choix d’une de ces techniques est conditionné par l’élément à séparer, sa quantité et par la « chimie » utilisée : voie sulfate, voie chlorure, voie ammoniacale… L’électrolyse est utilisée, une fois obtenu une solution pure (ne contenant plus qu’un seul élément) pour récupérer cet élément sous forme « métal ». 

Les procédés hydrométallurgiques permettent d’obtenir des degrés de pureté des métaux que les autres procédés métallurgiques, tels que la pyrométallurgie, ne permettent pas d’obtenir. Ils ont aussi l’avantage d’être moins énergivores.

Les différents métaux traités par hydrométallurgie sont le zinc, le nickel, le cuivre, le cobalt, l’uranium, le chrome, le manganèse, le lithium…

 

Un travail expérimental présenté sous la forme E.C.E. (évaluation des compétences expérimentales) utilisable en particulier en Terminale S. On trouvera également un travail documentaire sur le procédé Bayer.

Voir également le dossier : nodules polymétalliques.

—————————————–

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hydrométallurgie).

————————————–

 

Travail expérimental : hydrometallurgie.pdf  

(corrigé : hydrometallurgie-corrige.pdf)

Extraits :

equilibre

protocole

Etude documentaire : bayer.pdf

Avoir également : boues rouges (https://fr.wikipedia.org/wiki/Boue_rouge)

 

Les documents sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hydrométallurgie).

docs

L’atome de Bohr

dossiers-structure-modelisation-article-modele_atome_bohr_levy-1http://culturesciences.chimie.ens.fr/content/le-modele-de-bohr-772

einstein-bohr

Niels Bohr et Albert Einstein en discussion.

Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier l’atome de Bohr).

Objectif :

Il s’agit appréhender les idées de la mécanique quantique à partir du modèle de Bohr de l’atome d’hydrogène. Pour ce faire on procédera à un travail de validation d’un texte scientifique.

 

Consigne 1 : individuel (20 minutes)

Document à utiliser : [atome hydrogène.pdf]. 

Extraits :

extrait0

extrait2

L’objectif est de vérifier le contenu scientifique du document. Dans un premier temps, individuellement, surligner les éléments susceptibles d’être validés (grâce à vos connaissances et par les calculs nécessaires).

On peut également introduire des erreurs dans le document, par exemple : [atome hydrogène 2.pdf]

extrait1

Animation tableau : mise en commun des éléments à valider.

 

Consigne 2 : individuel et en groupe et individuel (60 minutes)

En groupe de trois : partage des tâches ; chacun traite une partie des vérifications. Le groupe réalise une affiche avec l’ensemble des résultats obtenus.

Affichage et présentation d’affiche par un ou plusieurs groupes. Discussion progressive et mise au point en animation tableau.

 

Présentation (éventuelle) des diaporamas : [meca quantique 1 orbitales.pptx] ; [meca quantique 1 transitions.pptx]

orbitales

extraits de coursExtraits du cours de polytechnique : [extraits de cours.pdf] 

https://www.phys.ens.fr/~dalibard/Notes_de_cours/X_MQ_2003.pdf

 

Tous les documents  indiqués ci-dessous sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier l’atome de Bohr).

docs1

docs2

docs3