Physique & Chimie au lycée

Cours de physique-chimie pour les classes de 1ère et Terminale

Sommaire
SP-1 ES-1
SP-T ES-T
3e SNT
Divers Annales

Méthodes et techniques de TP

Préparer une solution par dilution

Lorsqu’on dilue un certain volume de solution, on ne fait qu’ajouter de l’eau, et pas de soluté. C’est ce principe de base qui permet d’écrire la « formule de la dilution ». La qdm de soluté contenue dans la solution-mère SM prélevée est la même que celle contenue dans la solution-fille SF obtenue par dilution.

$µ C_MV_M = C_FV_F µ$

Protocole

  • Calculer le volume de solution-mère $*V_M*$ à prélever.
  • Prélever ce volume à l’aide d’une pipette (jaugée de préférence, graduée si on ne peut pas faire autrement).
  • Verser le volume de solution-mère dans un fiole jaugée dons le volume est égal au volume de solution-fille voulu.
  • Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On peut s’aider d’une pipette pour ajouter les dernières gouttes.
  • Boucher et agiter.

Remarque : pour être le plus précis possible, il faut parfois procéder en deux étapes si la solution-fille voulue est très diluée par rapport à la solution-mère en réalisant une première solution-fille, puis en réalisant une seconde dilution de cette première solution-fille pour obtenir la solution-fille voulue.
Il faut également, quand c’est possible, choisir un facteur de dilution qui permettra l’usage de pipette jaugée plutôt que de pipette graduée.

Préparer une solution par dissolution

  • Déterminer la masse $*m*$ de soluté à peser.
  • Introduire cette masse dans une fiole jaugée à l’aide d’un entonnoir à solide.
  • Rincer l’entonnoir et la coupelle de peser à l’eau distillée en faisant couler l’eau de rinçage à l’intérieur de la fiole jaugée.
  • Remplir la fiole jaugée à moitié environ. Agiter pour accélérer la dissolution du sel.
  • Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On peut s’aider d’une pipette pour ajouter les dernières gouttes.
  • Boucher et agiter.

Remarque : si la masse de soluté à peser est très petite (par rapport à la précision de la balance dont on dispose), on ne pourra pas la déterminer précisément. Il faudra alors ou bien préparer une solution plus concentrée pour la diluer ensuite, ou bien préparer un plus grand volume de solution.

Dosage spectro­photo­métrique

  • Choisir une longueur d’onde de travail pour laquelle l’espèce à doser absorbe assez fortement la lumière, pour limiter les incertitudes.
  • Faire le blanc à cette longueur d’onde.
  • Tracer expérimentalement une droite d’étalonnage permettant de déterminer la valeur de la constante de proportionnalité $*k*$, en mesurant l’absorbance de plusieurs solutions de concentration connue.
  • Mesurer l’absorbance de la solution à doser. À l’aide de la droite d’étalonnage, en déduire la concentration de cette solution.

Étalonner un pH-mètre et mesurer un pH

  • Utiliser d’abord une solution tampon de pH 7. Ajuster le pH-mètre pour qu’il affiche pH = 7
  • Utiliser ensuite soit une solution tampon acide (si vos mesures se font essentiellement à pH < 7) soit une solution tampon basique dans le cas contraire. Ajuster le pH-mètre pour qu’il affiche le pH voulu avec le deuxième bouton de règlage.
  • Entre deux mesures, il faut rincer la sonde à l’eau distillée puis éliminer au maximum l’eau qui s’y trouve en utilisant délicatement du papier absorbant.
  • Une mesure de pH doit toujours se faire avec une légère agitation de la solution.
  • La boule de verre de la sonde pH-métrique ne doit jamais sécher. Quand vous ne vous en servez pas, laissez-la dans un verre à pied contenant un peu d’eau du robinet.

Méthode des tangentes

Lorsque vous dosez un acide par une base forte, votre graphique $*\mathrm{pH} = f(V_B)*$ ressemble à ceci :

Évolution du pH lors du titrage d’un acide par une base forte

Pour trouver le point d’équivalence sur ce graphique, on utilise la méthode des tangentes.

  • Tracer une tangente à la courbe un peu avant l’équivalence.
  • Tracer une tangente à la courbe, parallèle à la première, un peu après l’équivalence.
  • Tracer un troisième droite parallèle aux deux autres et équidistantes de celles-ci.

L’intersection de la troisième droite avec la courbe $*\mathrm{pH} = f(V_B)*$ correspond au point équivalent.

Dans le cas d’un dosage d’une base par un acide fort, le pH décroit au cours du titrage, mais la méthode des tangentes s’applique strictement de la même manière.

Évolution du pH lors du titrage d’une base par un acide fort

Pointage vidéo sur Regressi

Faire un pointage vidéo, c’est relever la position d’un point en mouvement sur une vidéo (ici, un ballon) grâce à un logiciel spécialisé. Nous allons utiliser Regressi plusieurs fois dans l’année. Il est donc important que vous sachiez réaliser cette opération assez rapidement.

Pour réaliser des pointages vidéo, nous allons utiliser Regressi toute l’année. Il déjà installé sur les ordinateurs de sciences, je mets le lien pour que vous puissiez l’installer sur le vôtre… 😉.

Si vous voulez réaliser vous-même une vidéo d’un mouvement (et je vous y encourage) il faut prendre garde à quelques détails.
D’abord, la caméra doit être parfaitement fixe.
Ensuite votre mouvement doit être en deux dimensions au maximum et le plan du mouvement doit être perpendiculaire à l’objectif de votre caméra.
Enfin, vous devez avoir une échelle de distance dans ce plan (ou très proche de ce plan).
Faites également attention à la visibilité de l’objet sur votre vidéo : un objet clair se déplaçant sur un fond clair sera peu visible. De même, veillez à avoir un éclairage suffisant du mouvement.

En supposant que vous disposiez déjà d’une vidéo à exploiter et de Regressi installé sur votre ordinateur, voici un petit tuto sur la réalisation du pointage.

  • Lancez Regressi.
  • Dans la barre de menus : FichierNouveauVidéo.
  • Dans la fenêtre qui vient de s’ouvrir, cliquez sur Ouvrir, puis sélectionner votre fichier vidéo. Regressi va l’afficher et la lire automatiquement.
  • Si Regressi ne lit pas la vidéo à ce moment, sélectionnez la Méthode 2 en haut à droite de l’écran, fermez le logiciel et recommencez les opérations faites jusque là. (Pour info, je pense qu’il s’agit de la « méthode » par laquelle Regressi récupère les codec de décompression vidéo).
  • En cliquant sur les extrémités de la barre d’échelle (le trait noir avec une indication de longueur en-dessous), vous allez la déplacer pour la faire correspondre à un objet de la vidéo qui va fixer son échelle. Entrez la taille de la barre d’échelle dans la case échelle/m en haut de l’écran.
  • Il faut maintenant placer le repère (son origine et l’orientation de ses axes) qui va permettre à Regressi de vous calculer les coordonnées des points que vous allez cliquer. Pour ça, vous pouvez déplacer son origine en cliquant dessus, vous pouvez également faire une rotation du repère en cliquant sur l’extrémité d’un des axes, et vous pouvez également inverser le sens d’un seul axe en activant ou déactivant l’option sens trigo en haut de l’écran.
  • Grâce aux flèches de navigation en haut à gauche, placez-vous sur l’image à partir de laquelle vous voulez commencer votre pointage.
  • Je vous conseille de mettre la loupe à « ×2 » pour mieux suivre votre objet.
  • Cliquez sur le bouton Mesurer. À partir de ce moment, dès que vous cliquez sur un point de l’image, Regressi enregistre ses coordonnées $*x*$ et $*y*$ ainsi que la date $*t*$ de la mesure, par rapport au début de la vidéo, puis passe à l’image suivante.
  • Quand vous avez fini de faire votre pointage (soyez le plus précis possible !), cliquez sur le bouton Stop.
  • Cliquez sur le bouton Traiter pour basculer dans la partie Traitement des données de Regressi, puis sur Tableau. Vous avez maintenant l’ensemble des mesures que vous pouvez copiez grâce au bouton Copier pour les exporter ailleurs.

Et voilà ! Quand vous aurez fait ça 4 ou 5 fois, ça sera devenu un réflexe et vous n’aurez plus à consulter ce tuto. Le plus long, c’est de faire votre pointage proprement. Bien-sûr, il y aurait encore plein de choses à dire rien que sur la partie pointage vidéo de Regressi, mais vous savez faire la base, ce qui sera suffisant pour tous nos TP de première et de terminale.

Vous pouvez également consulter la « fiche méthode » du Livre Scolaire si des fois vous trouvez que mes explications ne sont pas claires… 😏

Graphique et modélisation sur Regressi

Regressi est capable de modéliser des fonctions plus variées qu’un tableur ordinaire. Il est parfois nécessaire de s’en servir.

  • Ouvrir Regressi
  • Entrée manuelle :
    Fichier > Nouveau > Clavier
    Créer les variables (nom, symbole, unité), puis cliquez sur OK.
  • Si vous les copiez-collez depuis un tableur :
    Copiez les cellules voulues dans le tableur
    Puis, juste après avoir ouvert Regressi, faites Édition > Coller document
    Entrez le nom, le symbole et l’unité des variables copiées
    Le graphique apparaît immédiatement après avoir cliqué sur OK.
  • À gauche du graphique, cliquez sur Modélisation
    Entrez l’expression littérale servant de modèle, puis cliquez sur la coche rouge.
    Si Regressi n’arrive pas à calculer le modèle, entrez une valeur estimée des paramètres du modèle pour aider Regressi à les calculer précisément