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Fiches de révision physique-chimie terminale spécialité : cinétique, acido-basique, mécanique, ondes, thermodynamique. Programme complet bac 2026.
L'épreuve de spécialité physique-chimie au baccalauréat dure 3 heures 30 et est notée sur 20 (coefficient 16). Elle comporte un exercice noté sur 10 points portant sur un problème expérimental et un ou deux exercices de résolution de problème. La calculatrice est autorisée. L’ensemble du programme est exigible : matière, mécanique, énergie, ondes et signaux.
La quantité de matière n (en mol) relie la masse m d’un échantillon à la masse molaire M : n = m / M.
La concentration en quantité de matière (ou concentration molaire) C d’une espèce en solution est : C = n / V, où V est le volume de solution en litres.
La concentration en masse est t = m / V = C × M.
Dilution : lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté est conservée. On a C₀ × V₀ = C × V, où (C₀, V₀) sont la concentration et le volume de la solution mère, (C, V) ceux de la solution fille. Le facteur de dilution est F = C₀ / C = V / V₀.
La vitesse volumétrique de réaction est définie par v = (1/V) × dξ/dt, où ξ est l’avancement de la réaction et V le volume du système. En pratique, on suit l’évolution de la concentration d’un réactif ou d’un produit au cours du temps.
Temps de demi-réaction (t₁/₂) : durée au bout de laquelle l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale. On le détermine graphiquement sur la courbe d’évolution temporelle.
Facteurs cinétiques :
Le quotient de réaction Qr est calculé à partir des concentrations des espèces à un instant donné. Pour la réaction aA + bB ⇌ cC + dD :
Qr = ([C]^c × [D]^d) / ([A]^a × [B]^b)
La constante d’équilibre K est la valeur de Qr à l’équilibre. Elle ne dépend que de la température.
Critère d’évolution :
Définition de Brønsted : un acide est un donneur de proton H⁺, une base est un accepteur de proton H⁺.
Un couple acide/base est noté AH/A⁻ avec la demi-équation : AH ⇌ A⁻ + H⁺.
Le pH mesure l’acidité d’une solution : pH = −log[H₃O⁺]. Inversement, [H₃O⁺] = 10^(−pH).
La constante d’acidité Ka d’un couple AH/A⁻ est : Ka = [A⁻][H₃O⁺] / [AH].
Le pKa est défini par pKa = −log(Ka). À pH = pKa, les formes acide et basique sont en concentrations égales.
Diagramme de prédominance :
Solutions tampons : solution dont le pH varie très peu par ajout modéré d’acide, de base ou par dilution. Elle contient un acide faible et sa base conjuguée en concentrations voisines. Le pH d’une solution tampon est proche du pKa du couple.
Titrage acido-basique : on détermine la concentration d’un acide (ou d’une base) par réaction avec une base (ou un acide) de concentration connue. À l’équivalence, les réactifs sont dans les proportions stoechiométriques : C_A × V_A = C_B × V_B (pour une réaction de stoechiométrie 1:1). Le repérage de l’équivalence peut se faire par suivi pH-métrique (méthode des tangentes ou de la dérivée) ou par indicateur coloré dont la zone de virage encadre le pH à l’équivalence.
Un oxydant est une espèce capable de capter des électrons. Un réducteur est une espèce capable de céder des électrons.
Un couple oxydant/réducteur (ox/red) est associé à une demi-équation : ox + n e⁻ ⇌ red.
Équilibrage d’une équation d’oxydoréduction :
Pile électrochimique : dispositif qui convertit l’énergie chimique en énergie électrique. La réaction d’oxydation se produit à l’anode (−) et la réaction de réduction à la cathode (+). La f.e.m. (force électromotrice) de la pile dépend des couples mis en jeu.
Électrolyse : transformation forcée (non spontanée) par apport d’énergie électrique. L’oxydation a lieu à l’anode et la réduction à la cathode. Application : galvanoplastie, production d’aluminium, électrolyse de l’eau.
Le vecteur position OM⃗ repère la position d’un point M dans un référentiel donné.
Le vecteur vitesse est la dérivée du vecteur position par rapport au temps : v⃗ = dOM⃗/dt. Il est tangent à la trajectoire.
Le vecteur accélération est la dérivée du vecteur vitesse : a⃗ = dv⃗/dt.
Dans le repère de Frenet (pour un mouvement curviligne) :
Première loi (principe d’inertie) : dans un référentiel galiléen, un système soumis à des forces qui se compensent est en mouvement rectiligne uniforme ou au repos.
Deuxième loi (principe fondamental de la dynamique — PFD) : dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieures appliquées au système est égale au produit de sa masse par son accélération :
ΣF⃗_ext = m × a⃗
C’est l’outil central de la mécanique. Pour l’utiliser : faire un bilan des forces, projeter sur les axes, puis résoudre l’équation différentielle obtenue.
Troisième loi (principe des actions réciproques) : si un corps A exerce une force F⃗(A/B) sur un corps B, alors B exerce sur A une force F⃗(B/A) = −F⃗(A/B) (même droite d’action, même norme, sens opposé).
Chute libre (sans frottement, champ de pesanteur uniforme g⃗) :
Mouvement parabolique (projectile) : en éliminant t entre x(t) et y(t), on obtient l’équation de la trajectoire y = f(x) qui est une parabole. La portée maximale (sur sol horizontal) est atteinte pour un angle de tir de 45°.
Mouvement dans un champ électrique uniforme : une particule chargée (charge q, masse m) dans un champ E⃗ subit une force F⃗ = qE⃗. L’accélération est a⃗ = qE⃗/m. Par analogie avec la chute libre, la trajectoire est parabolique.
Force gravitationnelle : F = G × m₁ × m₂ / r², où G = 6,674 × 10⁻¹¹ N·m²·kg⁻².
Lois de Kepler :
Satellites en orbite circulaire : la force gravitationnelle joue le rôle de force centripete. On obtient la vitesse orbitale v = √(G×M/r) et la période T = 2πr/v. Un satellite géostationnaire a une période de 24 h et orbite dans le plan équatorial.
Énergie cinétique : Ec = ½ m v²
Énergie potentielle de pesanteur : Ep = m g h (avec h la hauteur par rapport à une référence choisie).
Énergie mécanique : Em = Ec + Ep
Théorème de l’énergie cinétique : la variation d’énergie cinétique entre deux instants est égale à la somme des travaux de toutes les forces appliquées :
ΔEc = Ec(B) − Ec(A) = Σ W(F⃗)
Si seules des forces conservatives agissent (poids, force électrostatique), l’énergie mécanique se conserve : Em = constante. Si des forces non conservatives (frottements) interviennent, l’énergie mécanique diminue, la différence étant dissipée sous forme de chaleur.
Puissance électrique : P = U × I (en watts), où U est la tension (en volts) et I l’intensité (en ampères).
Énergie électrique : E = P × Δt = U × I × Δt.
Effet Joule : dans un conducteur ohmique de résistance R, la puissance dissipée est P_J = R × I² = U²/R. L’énergie est convertie en chaleur.
Bilan énergétique d’un circuit : la puissance fournie par le générateur est répartie entre la puissance utile (aux bornes de la charge) et les pertes par effet Joule dans la résistance interne. Rendement η = P_utile / P_totale.
L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies cinétiques microscopiques (agitation thermique) et des énergies potentielles d’interaction entre les particules.
Le premier principe s’écrit : ΔU = W + Q, où W est le travail reçu par le système et Q le transfert thermique reçu.
Capacité thermique C (ou capacité thermique massique c) : pour un corps de masse m dont la température varie de ΔT, le transfert thermique est Q = m × c × ΔT.
Transfert thermique : la chaleur se transfère spontanément du corps chaud vers le corps froid. Trois modes : conduction, convection, rayonnement. Le flux thermique Φ (en watts) est la puissance thermique transférée.
Une onde mécanique est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière. Exemples : ondes sonores, ondes à la surface de l’eau, ondes sismiques.
Célérité (vitesse de propagation) : v = d / Δt, où d est la distance parcourue et Δt la durée.
Pour une onde périodique de fréquence f et de période T :
Diffraction : lorsqu’une onde rencontre une ouverture ou un obstacle de dimension a comparable à sa longueur d’onde λ, elle est diffractée. Le demi-angle de diffraction est θ ≈ λ / a (en radians). Plus a est petit par rapport à λ, plus la diffraction est marquée.
Interférences : la superposition de deux ondes cohérentes produit un phénomène d’interférences.
La lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide à la célérité c = 3,00 × 10⁸ m/s.
Dans le vide : λ = c / f. La longueur d’onde dans le vide caractérise la couleur de la lumière (visible : 400 nm à 800 nm environ).
Diffraction de la lumière par une fente de largeur a : on observe une figure de diffraction avec une tache centrale de demi-angle θ = λ / a. L’observation de la diffraction prouve la nature ondulatoire de la lumière.
Interférences lumineuses (fentes d’Young) : deux fentes cohérentes produisent des franges d’interférences sur un écran. L’interfrange est i = λ × D / a, où D est la distance fentes-écran et a l’écart entre les fentes.
La lunette astronomique est modélisée par l’association de deux lentilles convergentes : l’objectif (grande distance focale f’₁) et l’oculaire (petite distance focale f’₂).
Réglage afocal : le foyer image de l’objectif coïncide avec le foyer objet de l’oculaire. L’image finale est rejetée à l’infini, ce qui permet l’observation sans fatigue.
Grossissement : G = f’₁ / f’₂ = α’ / α, où α est l’angle sous lequel on voit l’objet à l’œil nu et α’ l’angle sous lequel on le voit à travers la lunette.