Sciences physiques - mécanique, solutions et calculs justifiés
L'épreuve de sciences physiques combine physique (mécanique, électricité, thermodynamique) et chimie (atomistique, solutions, cinétique, chimie organique). Le correcteur attend des schémas, des unités et des calculs justifiés, pas seulement le résultat numérique : un nombre juste sans unité ni raisonnement ne rapporte presque rien.
Physique
- Mécanique : deuxième loi de Newton dans un référentiel galiléen, théorème de l'énergie cinétique, conservation de l'énergie mécanique lorsque seules les forces conservatives travaillent.
- Électricité : loi des mailles et loi des nœuds, constante de temps τ = RC d'un dipôle RC, régime sinusoïdal forcé, résonance d'intensité.
- Thermodynamique : premier principe, chaleur Q = mcΔT, rendement d'une machine thermique.
Chimie
- Atomistique : remplissage selon l'ordre énergétique, règle de Hund, électrons de valence.
- Solutions : pH = −log[H₃O⁺], produit ionique de l'eau, constante d'acidité Ka, relation pH = pKa + log([base]/[acide]).
- Organique : groupes fonctionnels, nomenclature, stéréochimie, substitution nucléophile.
Exemple traité
On dose 20,0 mL d'acide chlorhydrique à 0,100 mol/L par une solution de soude à 0,100 mol/L. Étape 1 - quantité d'acide : n = C × V = 0,100 × 20,0×10⁻³ = 2,00×10⁻³ mol. Étape 2 - à l'équivalence, n(NaOH) = n(HCl), donc V(NaOH) = 2,00×10⁻³ / 0,100 = 20,0 mL. Étape 3 - nature du mélange à l'équivalence : Na⁺ et Cl⁻ sont indifférents ; pour un acide fort dosé par une base forte, pH = 7 à 25 °C. Étape 4 - avant l'équivalence, l'acide en excès impose un pH acide ; après, l'excès de soude impose un pH basique.
Pièges qui coûtent des points
- Écrire pH = −log C sans vérifier qu'il s'agit d'un acide fort et que l'autoprotolyse est négligeable.
- Confondre équivalence et neutralité : pH = 7 seulement dans le cas acide fort / base forte.
- Oublier de convertir les millilitres en litres, ou de donner l'unité du résultat.
- Mélanger concentrations en mol/L et volumes en mL dans un même calcul.
- Négliger le schéma du montage de dosage ou le tableau d'avancement.