L’épreuve de spécialité en physique-chimie Tle générale : pronostics Bac 2024
Si vous habitez en France métropolitaine, c’est dans quelques semaines, le 19 ou le 20 juin 2024, que vous passerez vos épreuves de spécialité, dont celle de physique-chimie. Et, d’ores et déjà, vous vous interrogez : quels thèmes vont tomber cette année ?
Quels sont les thèmes au programme de l’épreuve écrite de physique-chimie pour le Bac 2024 ?
Le programme de l’enseignement de spécialité est constitué de quatre thèmes comportant chacun plusieurs sous-thèmes. Tous peuvent être désormais évalués lors de l’épreuve écrite.
Quelles seront les questions les plus probablement évaluées ? Comment prioriser vos révisions ?
L’épreuve écrite comporte trois exercices qui permettent d’évaluer vos connaissances et vos compétences dans plusieurs thèmes du programme. Dans chaque thème ou sous-thème, certaines questions sont très classiques et elles « sortent » très régulièrement. Ces questions très probables, dont la formulation dépend évidemment du contexte de l’exercice, doivent donc être au cœur de vos révisions. Elles sont listées ci-dessous et des conseils vous sont fournis pour chacune d’elles.
Notez que les autres questions sont moins probables. Mais cela ne signifie absolument pas qu’elles peuvent être laissées de côté lors de vos révisions.
n Constitution et transformations de la matière
Sous-thème | Question | Conseils |
Modéliser des transformations acide-base
| Écrire l’équation d’une réaction acide-base | Vous devez identifier les deux couples acide/base mis en jeu et mettre en évidence le transfert d’un ion hydrogène H+. Un préalable est de bien savoir définir un acide, une base, un couple acide/base et un amphotère. |
Exemple de sujet corrigé • Astuce culinaire |
Sous-thème | Questions | Conseils |
Analyser un système chimique par des méthodes physiques et chimiques
| Déterminer la concentration en ions oxonium H3O+ d’une solution aqueuse dont le pH est connu ou inversement | Il est indispensable de connaître les deux relations réciproques reliant le pH et la concentration [H3O+] et de savoir les exploiter. |
Exploiter une mesure d’absorbance pour déterminer la concentration de l’espèce absorbante | Il faut être capable d’expliquer le principe d’un dosage spectrophotométrique, connaître la loi de Beer-Lambert et savoir l’exploiter. | |
Interpréter un spectre d’absorption infrarouge ou ultraviolet-visible | Pour identifier un groupe caractéristique présent dans une espèce chimique, pensez à prendre appui sur le tableau de données fourni dans l’exercice. | |
Exploiter un titrage pH-métrique ou conductimétrique pour déterminer une quantité de matière, une concentration ou une masse | On vous demande de définir précisément l’équivalence lors d’un titrage et d’en déduire la relation entre la quantité de matière de l’espèce titrée et celle de l’espèce traitante pour la situation étudiée. |
Exemples de sujets corrigés • Une boisson de réhydratation https://www.annabac.com/annales-bac/une-boisson-de-rehydratation • L’arôme de vanille |
Sous-thème | Question | Conseils |
Suivre et modéliser l’évolution temporelle d’un système, siège d’une transformation chimique
| Identifier des facteurs cinétiques et/ou l’effet d’un catalyseur | Savoir définir un facteur cinétique et un catalyseur est incontournable. |
Déterminer la valeur d’une vitesse volumique (de disparition d’un réactif ou d’apparition d’un produit) ou d’un temps de demi-réaction | Il faut connaître les définitions de la vitesse volumique et du temps de demi-réaction et savoir les utiliser pour exploiter une courbe d’évolution temporelle de la concentration ou de la quantité de matière d’un réactif ou d’un produit. |
Exemple de sujet corrigé • Évolution du sucre dans une boisson gazeuse https://www.annabac.com/annales-bac/evolution-du-sucre-dans-une-boisson… |
Sous-thème | Question | Conseils |
Modéliser l’évolution temporelle d’un système, siège d’une transformation nucléaire
Cette thématique était exclue du périmètre d’évaluation depuis la réforme du bac. Ce n’est plus le cas, il est donc fort possible qu’un exercice sur la radioactivité sorte à la session 2024. | Écrire l’équation d’une désintégration radioactive | Pour résoudre cette question très classique, il faut : – maîtriser la signification de l’écriture symbolique d’un noyau ; – connaître les caractéristiques des radioactivités α, β–, β+ et γ ; – savoir appliquer les lois de conservation du nombre de charge Z et du nombre de masse A. |
Déterminer la valeur de la demi-vie t1/2 d’un isotope radioactif | Si une courbe de décroissance radioactive est fournie, il faut définir la demi-vie radioactive avant de pouvoir exploiter la courbe. Si la valeur de la constante radioactive λ est fournie, il faut utiliser la relation entre t1/2 et λ ; il est donc indispensable de l’avoir mémorisée. | |
Dater un évènement à l’aide de la loi de décroissance radioactive | Vous devez savoir expliquer le principe de la datation radioactive, connaître et exploiter la loi de décroissance radioactive (expression du nombre de noyaux N(t) ou expression de l’activité radioactive A(t)). En général, c’est la demi-vie radioactive t1/2 qui est fournie, il faut donc savoir définir cette demi-vie et connaître la relation entre t1/2 et λ pour déterminer la valeur de la constante radioactive λ. |
Sous-thème | Question | Conseils |
Sens d’évolution spontanée d’un système oxydant-réducteur
| Déterminer le sens d’évolution spontanée d’un système chimique | Il est nécessaire d’une part de clairement identifier les espèces chimiques présentes dans le système, et d’autre part d’écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique entre les espèces. Ensuite, il faut appliquer le critère d’évolution spontanée. Il s’agit de déterminer la valeur du quotient de réaction Qr et la comparer à la valeur de la constante d’équilibre K(T) afin de pouvoir conclure sur le sens d’évolution du système. |
Décrire le fonctionnement d’une pile | Il faut être capable d’écrire les réactions électrochimiques aux électrodes, d’en déduire l’équation de réaction de la pile en fonctionnement et d’expliquer le rôle du pont salin. |
Sous-thème | Question | Conseils |
Sens d’évolution spontanée d’un système acide-base
| Comparer la force de différents acides dans l’eau | Il faut exprimer la constante d’acidité Ka des couples acide/base et expliquer en quoi la comparaison des Ka (ou des pKa) des différents couples permet de classer les acides. |
Exprimer le pH d’une solution aqueuse dont la concentration apportée en acide fort ou base forte est connue | Dans le cas d’un acide fort, il faut utiliser la relation reliant le pH et la concentration [H3O+], ainsi que le caractère total de la transformation entre l’acide fort et l’eau. Dans le cas de la base forte, il faut utiliser la relation reliant le pH et la concentration [H3O+], la définition du produit ionique de l’eau Ke, ainsi que le caractère total de la transformation entre la base forte et l’eau. | |
Représenter le diagramme de prédominance d’un couple acide-base AH/A- et l’exploiter | Il est important de bien avoir compris le lien entre ce diagramme et la relation pH = pKa + log([A-]/[AH]). Cette remarque est aussi valable pour le diagramme de distribution. |
Exemples de sujets corrigés • L’acide lactique et le lactate d’éthyle https://www.annabac.com/annales-bac/l-acide-lactique-et-le-lactate-d-et… • Le vert de bromocrésol, un indicateur coloré https://www.annabac.com/annales-bac/le-vert-de-bromocresol-un-indicateu… |
Sous-thème | Questions | Conseils |
Forcer le sens d’évolution d’un système
| Expliquer le fonctionnement d’un électrolyseur | Il faut être capable d’écrire les réactions électrochimiques aux électrodes à partir des informations fournies, d’en déduire l’équation de la réaction modélisant l’électrolyse et de montrer, en utilisant le critère d’évolution spontanée, que la transformation chimique est forcée. |
Déterminer les quantités de matière produites ou consommées lors d’une électrolyse à partir de l’intensité I du courant et la durée Δt de l’électrolyse | Vous devez utiliser d’une part la relation définissant la charge électrique q transférée en fonction de I et Δt et d’autre part la relation permettant de calculer la quantité de matière d’électrons n(e-) échangés en fonction de q et des constantes fournies. Vous devez ensuite exploiter les réactions électrochimiques aux électrodes. |
Sous-thème | Question | Conseils |
Élaborer des stratégies en synthèse organique
| Nommer une espèce chimique. Représenter des formules topologiques d’isomères de constitution. Identifier le motif d’un polymère | Ces questions nécessitent une bonne connaissance : des groupes caractéristiques des familles fonctionnelles vues en première et terminale, des différents types de formules utilisées en chimie organique, des règles de nomenclature de base et des notions d’isomère et de polymère. |
Calculer le rendement d’une synthèse | Dès lors que la définition du rendement est connue et appliquée à la situation étudiée, la résolution de la question repose sur l’utilisation d’un tableau d’avancement. | |
Justifier l’augmentation du rendement d’une synthèse par ajout d’un excès de réactif ou élimination d’un produit | Il s’agit de bien utiliser le critère d’évolution spontanée d’un système chimique. La connaissance des techniques expérimentales est aussi nécessaire. |
Exemple de sujet corrigé
• Four à micro-ondes pour synthèse organique
https://www.annabac.com/annales-bac/four-micro-ondes-pour-synthese-orga…
n Mouvement et interactions
Sous-thème | Question | Conseils |
Décrire un mouvement
| Identifier la nature d’un mouvement | Il est indispensable de savoir : – exprimer les coordonnées de ces vecteurs dans un repère cartésien ou dans le repère de Frenet dans le cas d’un mouvement circulaire ; – connaître les caractéristiques des mouvements rectiligne uniforme, rectiligne uniformément accéléré et circulaire uniforme. |
Sous-thème | Questions | Conseils |
Relier les actions appliquées à un système à son mouvement Les sujets portant sur cette thématique sont très fréquents et très divers.
| Étudier le mouvement d’un projectile dans un champ de pesanteur uniforme | Les savoir-faire à mobiliser sont les suivants : – caractériser la force de pesanteur ; – utiliser la 2e loi de Newton pour exprimer le vecteur-accélération du centre de masse G ; – déterminer les coordonnées cartésiennes du vecteur-vitesse de G et les équations horaires et savoir les exploiter ; – résoudre une équation différentielle, déterminer la primitive d’une fonction ; – établir l’équation de la trajectoire parabolique de G… Le sujet peut aussi comporter une étude énergétique qui nécessite d’exploiter la conservation de l’énergie mécanique du projectile ou le théorème de l’énergie cinétique. |
Étudier le mouvement d’un satellite sur une orbite circulaire | Les savoir-faire à mobiliser sont les suivants : – caractériser la force d’attraction gravitationnelle ; – utiliser la 2e loi de Newton pour exprimer le vecteur-accélération du centre de masse G dans un repère de Frenet et en déduire que le mouvement est circulaire uniforme ; – déterminer l’expression de la vitesse de G ; – établir l’expression de la période de révolution du satellite ou établir la troisième loi de Kepler et l’exploiter.
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Exemples de sujets corrigés
• La physique du jonglage
https://www.annabac.com/annales-bac/la-physique-du-jonglage
• La jeunesse d’Anakin
Sous-thème | Questions | Conseils |
Modéliser l’écoulement d’un fluide C’est la première fois que cette thématique est évaluable lors de l’épreuve écrite du baccalauréat. Il est donc fort possible qu’un exercice sur l’écoulement d’un fluide sorte à la session 2024.
| Caractériser la poussée d’Archimède | Il faut pouvoir expliquer qualitativement l’origine de la poussée d’Archimède à partir de la loi fondamentale de la statique des fluides. Il faut connaître l’expression vectorielle de la poussée d’Archimède et savoir l’appliquer dans un sujet de mécanique utilisant la deuxième loi de Newton. |
Caractériser l’écoulement d’un fluide incompressible en régime permanent | Les capacités qu’il vous faut maîtriser sont les suivantes : – exploiter la conservation du débit volumique pour déterminer la vitesse d’écoulement ; – exploiter la relation de Bernoulli (celle-ci n’est pas à mémoriser) ; – expliquer le principe de l’effet Venturi.
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n L’énergie : conversions et transferts
Sous-thème | Question | Conseils |
Décrire un système thermodynamique
| Déterminer la valeur d’une grandeur physique caractéristique d’un gaz | Il s’agit de prendre appui sur l’équation d’état des gaz parfaits pV = nRT pour déterminer par exemple la quantité de matière n d’un volume V de gaz à la température T et la pression p. Une connaissance précise des unités internationales à utiliser est indispensable.
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Sous-thème | Questions | Conseils |
Effectuer des bilans d’énergie sur un système
| Calculer la variation de température d’un système thermodynamique incompressible | Il faut être capable d’écrire les réactions électrochimiques aux électrodes à partir des informations fournies, d’en déduire D’une part, il s’agit d’appliquer le premier principe de la thermodynamique en distinguant clairement la variation d’énergie interne ΔU du système et les échanges d’énergie entre le système et l’extérieur. D’autre part, il faut exploiter l’expression de ΔU en fonction de la capacité thermique du système et de la variation de température. |
Étudier des transferts thermiques (exemple de l’isolation thermique) | Il est important de bien distinguer les trois modes de transfert thermique, de donner du sens à la notion de flux thermique et de savoir exploiter la relation entre le flux thermique, la résistance thermique et la variation de température. |
Exemple de sujet corrigé
• L’isolation thermique d’une maison
https://www.annabac.com/annales-bac/l-isolation-thermique-d-une-habitat…
n Ondes et signaux
Caractériser les phénomènes ondulatoires
Sous-thème | Question | Conseils |
Caractériser les les phénomènes ondulatoires
| Étudier l’atténuation d’un signal sonore | Il est important de bien distinguer, d’une part, l’intensité sonore et le niveau d’intensité sonore et, d’autre part, l’atténuation géométrique et l’atténuation par absorption. |
Étudier un phénomène de diffraction | Il s’agit de bien transposer la relation entre l’angle caractéristique de diffraction, la longueur d’onde et la taille de l’ouverture au cadre de la situation étudiée. | |
Exploiter l’effet Doppler pour déterminer la vitesse d’un mobile | L’effet Doppler était exclu du périmètre d’évaluation depuis la réforme du baccalauréat. Ce n’est plus le cas maintenant. Il est donc très probable que cette thématique sorte cette année. Il faut être capable d’expliquer qualitativement ce phénomène et savoir exploiter l’expression du décalage Doppler. |
Exemples de sujets corrigés
• Nuisance sonore d’un aéroport
https://www.annabac.com/annales-bac/nuisances-sonores-d-un-aeroport
• Quelle taille pour les mailles d’un tamis ?
https://www.annabac.com/annales-bac/quelle-taille-pour-les-mailles-d-un…
Sous-thème | Question | Conseils |
Former des images | Déterminer le grossissement d’une lunette astronomique afocale | Cette question donne lieu à de nombreux sujets de baccalauréat. Il faut savoir définir les termes suivants : objectif, oculaire, axe optique, foyer, plan focal et distance focale. Il est indispensable de savoir construire la marche des rayons lumineux issu d’un objet situé à l’infini, puis exploiter cette construction graphique pour déterminer l’expression du grossissement. |
Exemples de sujets corrigés
• Lunette astronomique
Sous-thème | Question | Conseils |
Étudier la dynamique d’un système électrique | Étudier la charge ou la décharge d’un condensateur électrique | Il est important de bien connaître la loi d’Ohm et les relations entre tension, charge, intensité et capacité du condensateur. Il faut savoir établir l’équation différentielle de charge ou de décharge du condensateur. La résolution de l’équation différentielle nécessite de définir la constante de temps τ du condensateur. Il est important de donner du sens à cette constante τ. |
Exemple de sujet corrigé
• Modélisme ferroviaire