Bloc 1 - Mobiliser l’expertise technologique pour porter conseil en vie quotidienne

Structure de la matière

• Atomes, ions, molécules.

• Les trois états de la matière.

• Grandeurs caractéristiques des gaz : pression, volume, température. Modèle du gaz parfait.

• Utiliser les termes molécule, anion, cation, atome pour qualifier une entité chimique dont la formule est donnée.

• Décrire les états solide, liquide, gaz par une approche microscopique.

• Interpréter la température comme une mesure de l’agitation des particules.

• Interpréter la pression d’un gaz comme résultant des chocs des particules sur les parois.

• Exploiter l’équation d’état du gaz parfait.

• Étudier expérimentalement l’interdépendance des grandeurs caractérisant un gaz considéré comme parfait.

Changements d’état physique

• Fusion, solidification, vaporisation, liquéfaction, sublimation, condensation.

• Modélisation microscopique d’un changement d’état physique. Palier de température.

• Solidification de l’eau, fusion de la glace : influence de l’ajout d’un additif.

• Ébullition de l’eau. Influence de la pression sur la température d’ébullition.

• Degré hygrométrique, humidité relative.

• Identifier les changements d’état physique dans la vie quotidienne et la nature.

• Distinguer dissolution et fusion.

• Déterminer l’état physique de l’eau pour une température et une pression données à partir de son diagramme d’état (P, T).

• Mettre en évidence les paliers de température de fusion et de vaporisation et l’effet thermique des transformations associées.

• Mettre en évidence l’influence de l’ajout d’un additif sur la solidification de l’eau ou sur la fusion de la glace.

• Distinguer vaporisation, évaporation et ébullition.

• Mettre en évidence et interpréter à l’échelle microscopique l’influence de la pression sur la température d’ébullition de l’eau.

• Connaître les conséquences des variations du degré hygrométrique sur le confort des logements.

• Mesurer un degré hygrométrique.

• Identifier les différentes formes de l’énergie dans la vie courante (énergies électrique, thermique, mécanique, lumineuse, etc.).

• Citer les principales ressources en énergie.

• Distinguer consommation, perte et gaspillage d’énergie.

• Différencier conversion et transfert de l’énergie.

• Exploiter des documents simples pour expliciter les modes de production, de transport et de stockage de l’électricité en France.

• Interpréter les termes d’un bilan énergétique fourni.

• Établir un bilan d’énergie simple, les expressions littérales non exigibles des énergies potentiellement en jeu étant données.

• Citer et utiliser la relation liant énergie, puissance et durée.

• Réaliser des conversions entre kilowatts-heures et joules.

• Citer quelques ordres de grandeur de puissances fournies ou consommées par des dispositifs courants.

• Utiliser une prise de mesure de consommation d’appareils électriques (prise de type consomètre).

• Définir et déterminer le rendement d’un convertisseur.

• Mettre en œuvre un protocole de mesure du rendement d’un appareil.

Grandeurs électriques fondamentales : tension, intensité du courant, puissance électrique

• Citer et utiliser l’expression reliant puissance électrique, tension et intensité.

• Proposer et mettre en œuvre un protocole de mesure d’une grandeur électrique dans un circuit donné.

Conducteurs et isolants. Résistance électrique, loi d’Ohm, effet Joule.

• Expliquer le lien entre résistance électrique et propriétés conductrices d’un dipôle.

• Citer et exploiter la loi d’Ohm.

• Décrire ce qu’est l’effet Joule, ses applications et les risques associés (en particulier dans les installations domestiques).

• Mesurer une résistance électrique.

Règles de sécurité électrique.

• Citer les effets physiologiques du courant électrique.

• Distinguer deux situations de risque : l’incendie par « surcharge » de l’installation, l’électrisation ou l’électrocution par « fuite de courant ».

• Citer des dispositifs de protection contre les risques électriques (disjoncteur différentiel et prise de terre ; disjoncteur à maximum d’intensité).

• Mettre en œuvre un protocole permettant de montrer l’intérêt d’un disjoncteur.

• Décrire qualitativement les trois modes de transfert thermique.

• Mettre en évidence les trois modes de transfert thermique.

• Utiliser une caméra infrarouge pour détecter des « fuites thermiques ».

• Classer les matériaux selon leurs propriétés isolantes, les coefficients de conductivité thermique étant donnés.

• Identifier, expérimentalement ou à partir de documents, les flux thermiques et leur sens dans divers contextes (transport de denrées alimentaires, logement, etc.).

• Citer et utiliser la relation entre le flux thermique, l’écart de température et la résistance thermique.

• Déterminer, à partir d’une formule fournie, la résistance thermique d’un élément de matériau de caractéristiques géométriques et thermiques connues.

• Citer les combustibles domestiques usuels.

• Mettre en œuvre une démarche expérimentale permettant d’estimer la valeur de l’énergie libérée sous forme thermique lors d’une combustion.

• Définir le pouvoir calorifique d’un combustible et l’utiliser pour calculer l’énergie dégagée lors de la combustion d’une quantité donnée.

• Estimer un pouvoir calorifique et le comparer à une valeur de référence.

• Expliquer les risques associés aux combustions (explosion, intoxication) et les mesures de sécurité associées.

• Préciser les risques environnementaux liés aux modes de chauffage utilisant des sources d’énergie fossile.

• Expliquer le principe de fonctionnement et l’intérêt d’une chaudière à condensation à partir d’un schéma, les formules utiles au raisonnement étant fournies.

• Citer des exemples de machines thermiques cycliques dithermes.

• Décrire de façon succincte, un schéma étant donné, le fonctionnement des machines thermiques cycliques dithermes suivantes : réfrigérateur, pompe à chaleur et climatiseur.

• Décrire le principe de l’émission et de la propagation d’une onde sonore.

• Citer des valeurs approchées de la célérité d’une onde sonore dans l’air et dans l’eau.

• Mesurer la célérité d’une onde sonore.

• Définir les grandeurs caractéristiques fréquence, période et longueur d’onde d’une onde sonore périodique.

• Énoncer et utiliser les relations entre les grandeurs caractéristiques d’une onde sonore périodique.

• Visualiser le spectre d’un son.

• Décrire le principe de la perception d’un son.

• Citer le domaine des fréquences audibles et situer les infrasons et les ultrasons.

• Relier la fréquence, la forme et l’amplitude d’un signal à la hauteur, au timbre et à l’intensité sonore du son correspondant.

• Enregistrer et caractériser un son (hauteur, timbre, etc.) à l’aide d’un dispositif expérimental.

• Exploiter une échelle de niveau d’intensité acoustique en termes de risque auditif.

• Mesurer des niveaux d’intensité acoustique.

• Mettre en évidence les phénomènes de transmission et d’absorption d’une onde sonore.

• Exploiter des documents en relation avec la législation sur le confort acoustique de l’habitat.

• Citer les gestes et dispositifs de protection contre les nuisances sonores.

• Définir l’onde électromagnétique comme l’association d’un champ électrique et d’un champ magnétique.

• Distinguer onde électromagnétique et onde sonore.

• Relier transfert thermique par rayonnement et ondes électromagnétiques.

• Citer la valeur de la célérité de la lumière dans le vide.

• Énoncer et exploiter les formules liant les période, fréquence et longueur d’onde.

• Identifier le domaine spectral d’une onde électromagnétique (ondes hertziennes ou radio, micro-ondes, IR, visible, UV, rayons X, rayons gamma).

• Citer l’ordre de grandeur des fréquences ou des longueurs d’onde des ondes électromagnétiques utilisées dans divers domaines d’application (imagerie médicale, optique visible, signaux wifi, téléphonie mobile, enceintes micro-ondes, etc.).

• Relier qualitativement la puissance reçue à la distance à la source d’ondes électromagnétiques et à l’éventuelle directivité de cette source.

• Relier qualitativement l’énergie transportée par une onde électromagnétique à sa fréquence.

• Mettre en évidence l’absorption des ondes électromagnétiques par divers milieux.

• Expliquer ce qu’est le débit d’absorption spécifique et quel est l’intérêt de le connaître.

• Préciser les risques d’une exposition à certains rayonnements.

• Discuter du danger d’une exposition aux ondes électromagnétiques dans la vie courante à partir de documents en relation avec les normes électromagnétiques.

• Décrire les caractéristiques du rayonnement thermique (puissance, répartition spectrale) émis par un objet selon sa température à partir de formules ou de documents fournis.

• Comparer l’absorption du rayonnement par un gaz à effet de serre par rapport à celle due à l’air.

• Déterminer la capacité d’un gaz à influencer l’effet de serre atmosphérique à partir de son spectre d’absorption des ondes électromagnétiques.

• Commenter un schéma simple du bilan radiatif terrestre.

• Expliquer le rôle des gaz à effet de serre dans la modification du bilan radiatif terrestre.

• Citer des sources d’éclairage artificiel et décrire leur principe physique de fonctionnement.

• Caractériser différentes sources lumineuses à l’aide de leur spectre.

• Mettre en œuvre un protocole pour observer le spectre de différentes sources lumineuses.

• Définir la lumière blanche.

• Expliquer la température de couleur en utilisant les propriétés du rayonnement thermique d’un corps.

• Relier les unités photométriques aux sources lumineuses ou aux surfaces éclairées et à la sensibilité de l’œil humain : watt, lumen, lux.

• Utiliser un luxmètre pour effectuer des mesures d’éclairement.

• Exploiter les caractéristiques d’une source d’éclairage artificiel : température de couleur, efficacité lumineuse, flux lumineux, indice de rendu des couleurs (IRC).

• Argumenter le choix d’une source lumineuse pour répondre à un besoin d’éclairage donné et minimiser l’impact environnemental (fabrication, utilisation, durée de vie, recyclage).