la physique-chimie - Metier

FICHE MATIÈRE
LA PHYSIQUE-CHIMIE
DANS L’UNIVERS DES TRAVAUX PUBLICS
Sans connaissance dans le domaine de la physique-chimie, pas de mesure possible de l’écoulement des fluides
(donc, pas de canalisation, pas de distribution d’eau potable), pas de calcul de dilatation (donc, pas de détermination
de coefficient thermique, pas de construction de pont), pas de calcul de masse des matériaux…
La physique-chimie dans les Travaux Publics est essentielle pour de bons chantiers. Essayez de trouver par vousmême d’autres exemples d’application de cette matière aux Travaux Publics.
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UN ZEST DE CHIMIE
Modalités : par groupes de 4.
Consigne : préparez un « reportage-photos » sur l’un des thèmes
proposés dans la partie « boîte à outils ». Vous pourrez pour cela
mener des recherches sur Internet et dans vos manuels de physiquechimie.
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UNE PINCÉE DE PHYSIQUE
Modalités : en individuel.
Consigne : Résolvez le problème suivant.
Dans le laboratoire d’une société de Travaux Publics, Xavier,
jeune technicien récemment embauché, vient d’ouvrir une très
ancienne armoire. Il y trouve un cube qui semble être en laiton,
posé sur une étagère. Il cherche dans un premier temps
à identifier le matériau qui le constitue.
1 • Décrire une expérience simple qui permettra à Xavier de
savoir si le matériau est conducteur ou isolant.
Maintenant Xavier trouve un flacon contenant une solution
incolore et dont l’étiquette est à moitié déchirée sur laquelle
on peut lire « Acxxxxx Chlxxxxxxxxx ».
2 • Quelles précautions doit-il prendre avant de manipuler
le flacon qui semble rempli d’une solution acide ?
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• La masse volumique et le poids
des constructions
• Les matériaux conducteurs et isolants,
et la mise en place de réseaux câblés,
l’acheminement de l’électricité ;
• L’étude de la matière, et les propriétés
physiques des matériaux (étanchéité, poids,
solidité, leur conductibilité, etc.) ;
• L’énergie cinétique et l’énergie potentielle
dans le cas d’un barrage hydroélectrique.
3 • Quel test doit réaliser Xavier pour vérifier qu’il s’agit bien
d’une solution acide ?
4 • On peut imaginer qu’il s’agit d’acide chlorhydrique. Comment
peut-on vérifier que cette solution contient bien des ions
chlorure Cl- ?
Il verse quelques gouttes de cette solution sur le cube et
constate qu’un dégagement gazeux se produit et que la surface
prend une teinte rougeâtre.
5 • Il recueille alors un peu de gaz et pense qu’il s’agit de
dihydrogène. Quel test peut-on lui conseiller pour le vérifier ?
6 • Rappeler la composition du laiton.
7 • Expliquer pourquoi la surface du cube prend une teinte
rougeâtre.
8 • Écrire le bilan de la réaction chimique entre le métal et
l’acide chlorhydrique.
…DES CONSTRUCTIONS SANS HIC !
Modalités : par groupes de 4.
Consigne : réfléchissez ensemble aux mesures de sécurité à prendre
pendant l’installation des illuminations de Noël. Les notes que vous
aurez prises vous serviront à répondre aux questions que votre
enseignant vous posera, et alimenteront une discussion générale, en
classe.
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Pensez en particulier au respect des normes
de sécurité dans la construction des réseaux
électriques et d’éclairage public.
FICHE MATIÈRE PHYSIQUE-CHIMIE
CORRECTIONS POUR L’ENSEIGNANT
Cette fiche a pour but de présenter à vos élèves des applications concrètes utilisant la physique / chimie, afin de mettre en perspective la
matière et lui donner tout son sens. Vous trouverez ci-dessous les objectifs traités dans chacun des trois exercices proposés (1/ Exercice
d’introduction, 2/ Exercice d’application, 3/ Exercice de conclusion). Vous pourrez imprimer le recto de cette fiche pour la distribuer à vos
élèves, modifier les modalités d’exécution (exécution d’un travail en individuel plutôt qu’en groupe), ainsi que les consignes (supprimer
des choix possibles dans l’exercice d’application, ou en suggérer de nouveaux). Pour introduire cette fiche matière, vous pouvez échanger
quelques minutes avec vos élèves sur l’intérêt, selon eux, de l’enseignement de la physique-chimie pour l’exercice futur d’un métier, et plus
précisément dans le domaine des Travaux Publics.
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CORRIGÉ
UN ZEST DE CHIMIE
Objectifs au programme
Informations pouvant être citées dans le reportage-photo :
• La conduction électrique
• Tous les métaux conduisent le courant ;
• Les métaux les plus couramment utilisés sont le fer, le zinc, l’aluminium,
le cuivre, l’argent et l’or ;
• La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses
s’interprète par un déplacement d’ions ;
• Les possibilités de production de l’énergie
• Le point commun des différentes centrales électriques
• L’énergie mécanique reçue par l’alternateur, convertie en énergie
électrique ;
• Les sources d’énergie renouvelables ou non ;
• Le poids et la masse d’un corps
• Pourquoi un corps a-t-il un poids ?
• Quelle est la relation entre le poids et la masse d’un objet ?
• Comment évolue l’énergie d’un objet qui tombe sur Terre ?
• L’énergie potentielle, cinétique, mécanique et électrique dans les centrales
hydroélectriques.
2 • Pour manipuler des produits chimiques il faut mettre une blouse à
manches longues, des gants, des lunettes de protection et s’attacher
les cheveux si nécessaire.
3 • Mesurer le pH (avec du papier pH ou un pH-mètre).
Dans le cas d’une solution acide, la valeur du pH sera inférieure à 7.
4 • On verse 1 ml de la solution acide puis ajoute quelques gouttes
d’une solution de nitrate d’argent. Il se forme un précipité blanc qui
noircit à la lumière de chlorure d’argent.
5 • Approcher une allumette enflammée près de l’orifice du tube à essai.
Si le gaz est du dihydrogène, il se produit une petite détonation.
6 • Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre.
7 • Seul le zinc réagit avec la solution acide. Il ne reste donc que le cuivre
(métal rouge-orangé).
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CORRIGÉ
...DES CONSTRUCTIONS SANS HIC !
Suggestion
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CORRIGÉ
UNE PINCÉE DE PHYSIQUE
Suggestion
dans cet exercice, vous pourrez remplacer le laiton par le fer.
Objectifs au programme
• Tests de reconnaissance d’ions, du dihydrogène, de métaux ;
• Respect des pictogrammes de sécurité lors de la manipulation des
réactifs ;
• Mesure de l’acidité d’une solution aqueuse ;
• Interprétation de la réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique.
Pour faire suite à l’exercice - Correction
1 • Xavier doit réaliser un circuit en série comprenant un générateur
de tension continue, une lampe, l’objet à tester. Si la lampe s’allume
le cube est constitué d’un matériau conducteur (métal ou alliage) sinon
il est constitué d’un matériau isolant (plastique par exemple).
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Laissez vos élèves faire leurs recherches pendant une dizaine de minutes,
puis engager la discussion en leur demandant de faire part des informations
qui leur semblent les plus importantes à l’ensemble de la classe.
Pour faire suite à l’exercice - Correction
Informations à faire passer, lors de la discussion en classe :
• Le monteur de réseaux électriques est un homme prudent, réfléchi,
précis, adroit ;
• Il respecte les consignes de sécurité. Il fait preuve d’initiatives,
organise son travail ;
• II intervient sur la mise en place des réseaux câblés (très haute tension,
haute tension et basse tension) ;
• Il intervient sur les infrastructures permettant d’acheminer l’électricité
depuis son point de production (centrales électriques, parcs éoliens...)
jusqu’aux lieux de consommation : logements, centres commerciaux,
usines et complexes industriels, réseaux d’éclairage public (éclairage
de Noël).