1. Un objet lumineux AB, de hauteur 1 cm, est perpendiculaire à l'axe principal d'une lentille mince de distance focale 20 mm. Afin de localiser l'image A'B' de cet objet AB, on a tracé sur le document 2, deux rayons lumineux issus de l'objet AB.

   - S'agit-il d'une lentille convergente ou divergente ? Pourquoi ?
   - Quelle relation lie la distance focale et la vergence d'une lentille ? Préciser les unités des différentes grandeurs citées.
   - Calculer la vergence de cette lentille.
   - Sur le document 2 à rendre avec la copie, positionner le foyer principal image F' et tracer un autre rayon lumineux issu du point B.
   - Déterminer, à l'aide du document 2, la position, le sens et la taille de l'image. 

2. La matière peut se trouver sous trois états : l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux.
   - Attribuer à chaque numéro, le nom du changement d'état physique.

   - La vaporisation est l'un de ces changements d'état. Elle peut prendre plusieurs formes dont l'évaporation et l'ébullition. Distinguer ces deux termes.
   Le principe de l'autocuiseur. II est possible de faire bouillir de l'eau pure à une température différente de 100°C. L'expérience doit se faire alors dans un récipient fermé hermétiquement : c'est le cas de l'autocuiseur. On y enferme les aliments, l'eau et une quantité d'air. Durant le chauffage, la pression à l'intérieur de l'autocuiseur augmente et devient nettement supérieure à la pression atmosphérique ce qui entraîne une élévation de la température d'ébullition de l'eau, celle ci pouvant atteindre 120°C.
   - Nommer le changement d'état présent dans ce type de cuisson.
   - Comment varie la température d'ébullition avec la pression ?
   - Quel est l'intérêt d'une telle cuisson ?
   - Comment faire bouillir de l'eau à moins de 100°C dans un récipient hermétiquement clos ?
   - La pression au sommet du Mont Blanc est 550 hPa. On rappelle que la pression atmosphérique est de 1013 hPa au niveau de la mer. Que devient la température d'ébullition de l'eau au sommet du Mont Blanc ? Expliquer.

    

Les illusions liées à la succession temporelle des images.

Dans un atelier qui utilise des machines-outils qui tournent rapidement, l'éclairage par un tube néon est interdit. l'éclairage produit par le tube n'est pas continu comme avec une lampe à incandescence. Un tube néon est une sorte de lampe flash qui produit 100 éclairs par seconde et entre chaque éclair, aucune lumière n'est émise. Un phénomène de stroboscopie risque de se produire c'est à dire qu'on peut avoir l'impression que la machine-outil ne tourne pas ou tourne très lentement.

1. Une roue de scie circulaire plongée dans le noir tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Le logo de la marque de la roue est représenté par une flèche radiale. La roue fait 100 tours par secondeet on l'éclaire avec une lampe qui émet un flash tous les 0,01 s. Entre chaque flash la roue fait exactement 1 tour.
   - La roue aura tourner, mais la verra-t-on tourner ? Justifier.
   - Comment justifier alors l'interdiction de l'éclairage par un tube néon dans les ateliers ?

Le ralenti et l'accéléré cinématographique sont des artifices grâce auquels les mouvements à l'écran paraissent beaucoup plus lents ou plus rapides que dans la réalité.Ils sont utilisés pour obtenir des effets de trucage mais aussi pour l'analyse de phénomènes rapides ( mouvement d'un sportif ...) ou pour l'analyse de phénomènes lents ( croissance d'une plante...)

1. On suppose que l'on filme à la fréquence de 48 images par seconde, le mouvement d'un sportif pendant une seconde. Combien de temps dure la projection de cette séquence à la fréquence de 24 images par seconde ? Justifier.
   - En déduire si le mouvement du sportif apparaît ralenti ou accéléré.
2. Une caméra filme à raison d'une image par heure, la croissance d'une plante pendant 30 jours. On projette ensuite à la fréquence de 24 images par seconde le film obtenu. Combien d'images ont été enregistrées par la caméra au bout de 30 jours ?
   - En déduire combien de temps va durer la projection. Justifier.

Un autocuiseur est un récipient muni de deux soupapes, ouvertures par lesquelles la vapeur d'eau peut s'échapper dans certaines conditions :

- Une soupape de fonctionnement réglée pour se déclencher à 1550 hPa. La température est alors de 110°C.

- Une soupape de sécurité réglée pour se déclencher à 1950 hPa. La température est alors 120°C.

On chauffe 1L d'eau dans l'autocuiseur grâce à un réchaud électrique réglé sur thermostat 5.

expérience 1 : la soupape de fonctionnement est enlevée ( l'eau est donc en contact avec l'extérieur comme avec une casserole sans couvercle)

expérience 2 : la soupape de fonctionnement est mise en place.

1. Etude du graphe de gauche : entre 0 et 6 min, à quoi set la chaleur fournie par le réchaud ?
   - A partir de 6 min, la température est égale à 100 °C et elle n'augmente plus. Pourquoi ?
2. Etude du graphe de droite : Au moment de la sortie de la vapeur par la soupape de fonctionnement, on observe l'apparition des paliers de pression et de température.
   - Quelle est maintenant la température d'ébullition de l'eau ?
   - A partir des graphes dire comment évolue la température d'ébullition de l'eau en fonction de la pression.
   - Sauf rares exceptions, la vitesse d'une réaction chimique augmente très vite avec la température. Or la cuisson des aliments est une suite de réactions chimiques. Expliquer pourquoi la cuisson des aliments est plus rapide dans l'autocuiseur où la soupape de fonctionnement est en place.
3. La soupape de fonctionnement se bouche.La vapeur d'eau va quand même sortir. Expliquer pourquoi et indiquer à quelle température et à quelle pression.

La mayonnaise au jaune d'oeuf :

Pour confectionner une mayonnaise, il suffit de mélanger dans unbol, un peu d'eau à un jaune d'oeuf puis ensuite d'ajouter l'huile lentement à cette phase aqueuse en fouettant vigoureusement. Le microscope montre que l'on opbtient une émulsion composée de gouttelettes d'huile dispersées dans l'eau et stabilisées par le jaune d'oeuf.

Le jaune d'oeuf contient des molécules de lécithines qui sont des molécules tensioactives qui servent à enrober les gouttelettes d'huile. Les molécules tensioactives ont la propriété de pouvoir se lier à l'huile et à l'eau. Ainsi enrobées, les gouttelettes d'huile ne peuvent pas fusionner et remonter à la surface du bol et sont ainsi stabilisées.

La mayonnaise au liquide de vaisselle ( non comestible) :

Prendre une cuillerée à soupe d'eau, y ajouter une goutte de liquide vaisselle, puis ajouter de l'huile en fouettant comme pour une mayonnaise. Une émulsion se forme, s'épaissant progressivement.

Si dans un bol, on ajoute lentement de l'huile dans l'eau pure en fouettant vigoureusement, on obtient une émulsion c'est à dire la dispersion de gouttelettes d'huile dans l'eau. Mais cette émulsion n'est pas stable.

1. Que va-t-on observer si on laisse reposer l'ensemble plusieurs minutes ?
2. Les molécules tensioactives empèchent la fusion des gouttelettes d'huile : quel sens donner au mot fusion ?
3. La partie B de la molécule du tensioactif est-elle hydrophile ou hydrophobe ? Justifier.
4. D'une façon générale, pour faire une émulsion stable, trois composants sont toujours nécessaires, lesquels ?
5. sans molécule tensioactive, il est impossible de faire la vaiselle ! En effet, prenons l'exemple d'une assiette souillée par une tache d'huile ; grâce aux molécules du liquide à vaisselle, la tache d'huile part avec l'eau de lavage laissant l'assiette propre. Expliquer en s'aidant d'un schéma comment cela est possible.

On se propose de déterminer la masse d'acide ascorbique (vitamine C) dans un comprimé de vitamine. Pour cela, on écrase un comprimé et on dissout la poudre avec de l'eau distillée. La solution obtenue est alors placée dans un bécher.

Pour doser l'acide ascorbique, on verse une solution de soude de concentration connue. L'indicateur coloré utilisé est la phénolphtaléine, qui devient rose en fin de réaction. Le dispositif utilisé pour ce dosage est schématisé :

1. Compléter la légende du shéma.
   - La couleur rose apparaît pour un volume V=15 ml de soude versée. Pourquoi peut-on dire que la réaction est terminée ?
   - La courbe d'étalonnage donne la masse m d'acide ascorbique en fonction du volume V de soude versé. Déduire d'après cette courbe la masse d'acide ascorbique contenue dans ce comprimé.
   - Sachant qu'une bouteille de 200 mL de nectar multivitaminé contient 18 mg d'acide ascorbique, calculer le volume de nectar qu'il faudrait boire pour absorber autant de vitamine C que dans un comprimé. En déduire le nombre de bouteilles correspondant. 
2. Un incontournable de la Cuisine Provençale : l'Aïoli
   Le mot aïoli qui provient de l'association des deux mots « ail» et « oli »(huile) désigne à la fois la sauce elle même et le plat qu'elle accompagne constitué le plus souvent de poisson poché dont la morue salée et d'un assortiment de légumes. Le poète Frédéric Mistral disait d'elle qu'elle « concentre dans son essence la chaleur, la force, l'allégresse du soleil de Provence ».
   Document 1 : préparation de l'aïoli
   - Etape 1 : Piler 20 gousses d'ail en purée dans un mortier puis saler.
   - Etape 2 : Ajouter 2 jaunes d' œuf et remuer.
   - Etape 3 : Verser dans cette préparation quelques cuillères d'huile d'olive en petit filet en tournant toujours dans le même sens (comme pour une mayonnaise).
   -Etape 4 : Ajouter 2 cuillères à café de jus de citron et deux cuillères à café d'eau sans cesser de remuer.
   - Etape 5 : Poursuivre avec le reste de l'huile d'olive. 
   Question 1 : L'huile et l'eau restituer des connaissances (4 points)
   - On verse dans un tube à essais 3 mL d'eau, puis 1 mL d'huile. Schématiser et légender le tube à essais.
   - Le tube est fermé avec un bouchon pour pouvoir l'agiter, puis on laisse reposer l'ensemble. Schématiser et légender à nouveau le tube à essais.
   - Les lipides comme l'huile sont-ils miscibles à l'eau?
   - Serait-il possible de préparer une mayonnaise en utilisant exclusivement de l'huile et de l'eau? Justifier votre réponse.
   - On ajoute quelques gouttes de détergent (liquide vaisselle) au tube à essais précédent. On agite vigoureusement Après avoir laissé reposer qu'observe-t-on dans le tube à essais ?
   - Le mélange est-il homogène ou hétérogène?
   - Le détergent, comme le jaune d'œuf, contient des molécules tensioactives. Ces molécules sont constituées par deux parties bien distinctes, une partie hydrophile et l'autre dite hydrophobe. Définir les mots hydrophile et hydrophobe.
   - Un détergent anionique a pour formule chimique: CH₃ - (CH₂) ₁₀ - S0₃ ^- . Recopier cette formule chimique sur votre copie et entourer les deux parties hydrophile et hydrophobe de la molécule avec un trait de couleur différente. Préciser la légende. (Aide: Les longues chaînes carbonées sont lipophiles)
   Question 2: Préparation d'une émulsion stable utiliser des connaissances (3 points)
   - Dans la recette de l'aïoli qui est donc une sorte de mayonnaise avec de l'ail, quel est l'ingredient qui contient principalement les molécules tensioactives ?
   - Parmi les différents ingrédients, trois sont indispensables pour obtenir. une sauce émulsionnée stable. Lesquels ?
   - Expliquer à l'aide d'une phrase et d'un schéma comment les molécules tensioactives arrivent à lier entre elles les molécules d'huile et d'eau de façon à obtenir une émulsion stable. Pour simplifier le schéma on utilisera les représentations suivantes : Molécule tensioactive: 0-- où 0 représente la partie hydrophile et -- la partie hydrophobe. Molécule d'eau: E Molécule d'huile: H - Certains cuisiniers ne mettent pas de jaune d'œuf dans l'aïoli. Ils mettent dans le mortier, de l'ail, une pomme de terre cuite et une pincée de sel. Lorsque le mélange est parfaitement réalisé et qu'ils obtiennent une pommade, ils procèdent de la même façon que dans la recette ci-dessus à partir de l'étape 3. Dans ce cas là, dans quel(s) ingrédient(s) doit (doivent) se trouver le(s) tensioactif(s) ? 

1. Un citron est éclairé :
   - par une lumière blanche, il parait jaune.
   - par une lumière blanche ayant traversé un filtre jaune, il paraît jaune.
   - par une lumière blanche ayant traversé un filtre vert, il paraît vert.
   - par une lumière blanche ayant traversé un filtre bleu, il paraît noir.
   Justifier chacune des affirmations ci-dessus.
2. Cuisson à la vapeur
   Vapeur : c'est un gaz composé de molécules d'eau. Sa température est toujours égale à 100°C, à la pression ambiante. Quand on chauffe de l'eau, ses molécules sont agitées de mouvements si rapides qu'elles finissent par vaincre les forces qui les tenaient ensemble, en un liquide : elles forment la vapeur ; si la température devenait inférieure à 100°C, les molécules d'eau se condenseraient en eau liquide. La propriété importante de la vapeur, en cuisine, est la température élevée : la vapeur permet de cuire, car les molécules d'eau, agitées de mouvements rapides, viennent heurter les molécules qui sont à la surface des aliments placés dans la vapeur. Ces molécules sont bouleversées, accélérées ; la température de la surface augmente. Puis ces molécules de surface agitent à leur tour les molécules des couches internes, les chauffant. De proche en proche, la chaleur se propage ainsi vers le cœur des aliments. Ce procédé de chauffage (de cuisson, doit-on dire) a l'avantage que les molécules des aliments restent dans ceux-ci, au lieu de se dissoudre, comme quand on fait un bouillon.
   - Question 1 (1,5 point) Quels sont les avantages de ce type de cuisson, du point de vue de la qualité des aliments ?
   - Question 2 (1 point)
   Comment appelle-t-on le passage de l'état liquide à l'état gazeux ?
   Comment appelle-t-on le passage de l'état gazeux à l'état liquide ?
   - Question 3 (3 points)
   Quel appareil permet une cuisson rapide à la vapeur ?
   - Pour un appareil donné, on a relevé la température d'ébullition ( en °C) en fonction de la pression (P en hPa) : (Voir le document 2). Retrouver à partir de cette courbe la température d'ébullition à la température normale de 1 013 hPa. Le tracé devra apparaître clairement sur le graphe.
   Sachant que la pression dans cet appareil est de 1 525 hPa, quelle est la température d'ébullition de l'eau ? Le tracé devra apparaître clairement sur le graphe.
   Ce mode de cuisson est rapide ; quel avantage en découle en termes énergétiques ?
   - Question 4 Cet appareil a servi à la cuisson d'un "poisson gras" ; peut-on le nettoyer correctement en utilisant seulement de l'eau ? Justifier.

Le lait reste un produit fragile, on seulement parce que ces constituants peuvent s'altérer par la voie de réactions enzimatiques ou d'oxydation, mais aussi parce que les microorganismes peuvent y proliférer. On pratique la conservation du lait dès la ferme et la surveillance sanitaire des troupeaux.

Cependant à la ferme si le lait n'est pas conservé à une température inférieure à 4°C, des bactéries peuvent se développer et libérer des lipases et des protéases qui altèrent la qualité du lait en hydrolysant les lipides et les caséines. Ces enzimes sont thermorésistantes. Ansi la pasteurisation peut tuer les germes mais être inefficaces contre les lipases et les protéases qui continueront d'agir dans les produits fabriqués.

Il faut donc appliquer des règles d'hygiène strictes pour lutter contre la présence de germes dans le lait à la ferme, pendant le transport de la ferme à l'usine et au niveau du stockage avant transformation...

Composition d'un litre de lait : eau 905 g ; extrait sec 127.

1. Quel est le moyen utilisé par l'industrie laitière pour réduire les réactions d'oxydation ?
   - Dans l'industrie alimentaire citer trois autres moyens pour réduire l'oxydation des aliments.
   - Définir ce qu'est une émulsion et justifier que le lait en soit une.
   - Calculer le pourcentage massique d'eau dans un litre de lait.
2. L'aïoli sauce provencale à base de gousses d'ail pilées avec du june d'oeuf et de l'huile d'olive.
   Elle a le même emploi que la mayonanise ( 8 gousses d'ail, deux jaunes d'oeufs, ½citron, 50 cL d'huile d'olive, sel, poivre)
   Peler les gousses d'ail, les mettre dans un mortier et piler pour les réduire en purée fine.
   Ajouter les jaunes d'oeufs, saler et poivrer
   Verser l'huile en filet en continuant à fouetter pour monter la sauce comme une mayonnaise. Pour mieux monter l'émulsion ajouter au cours de la prèparation 2 ou 3 c à café d'eau tiède, à intervalles réguliers.
   terminer avec quelques gouttes de jus de citron.
   La sauce aïoli est une émulsion. La réalisation d'une émulsion nécessite de l'eau, des composés tensioactifs et des lipides.
   - Parmi les ingrédients présents, lesquels apportent respectivement l'eau, les lipides, les composés tensioactifs ?
   - Une molécule de tensioactif possède une partie hydrophobe et une partie hydrophile. On la représente de la façon suivante : ---------O. Que signifie les mots hydrophobe et hydrophile ? Indiquer sur le schéma la partie hydrophobe et la partie hydrophile.
   - Lorsque des composés tensioactifs sont présents en grande quantité dans l'eau, ils forment des particules appelées micelles. Représenter une micelle composée de huit composés tensioactifs entourant une gouttelette d'huile.
   - Expliquer quel est le rôle joué par les micelles afin d'obtenir une émulsion stable entre l'huile et l'eau.
   - Pourquoi doit-on fouetter vigoureusement le mélange ?
   - Tout les détergents contiennent des composés tensioactifs. Expliquer le mode de fonctionnement d'un savon sur un vétement tâché d'huile.