L1 Physique Chimie Sciences de la Terre

Dans ce module, on apprend les méthodes et les principaux résultats d'algèbre linéaire, en les illustrant et restant le plus concret possible.

1. L'espace vectoriel Rn. 2. Matrices et applications linéaires. Exemples géométriques dans R2 et R3. 3. Systèmes linéaires, pivot de Gauss. 4. Déterminant 2x2 et 3x3. 5. Produit et composition. Matrices inversibles. 6. Bases. Vecteurs propres, valeurs propres, matrices diagonalisables. 7. Produit scalaire, projections orthogonales. Produit vectoriel. Projections et symétries.

Semestre 1 (calendaire)

• Savoir calculer le potentiel et le champ électrostatique d’une distribution discrète de charges.
• Savoir procéder à l’analyse des symétries d’un problème d’électrostatique
• Savoir tracer les lignes de champs et les surfaces équipotentielles de systèmes chargés.
• Savoir appliquer le théorème de Gauss et le théorème d’Ampère dans des situations simples.

• Forces et champs électriques : loi de Coulomb et forces électriques, distributions de charges discrètes et continues, champ électrique créé par une charge et par un ensemble de charges, lignes de champs, symétries du champ électrostatique.
• Energie potentielle et potentiel électrostatique : travail de la force électrostatique et énergie potentielle associée. Potentiel créé par une charge et par un ensemble de charges. Relation champ/potentiel, circulation et potentiel électrostatique, surface équipotentielle. Energie électrostatique d’un ensemble de charges.
• Dipôle électrostatique : potentiel et champ électrostatique à grande distance, dipôle dans un champ extérieur, moment dipolaire.
• Théorème de Gauss : notions de flux et de surface fermée, théorème de Gauss et applications à des cas simples.
• Forces et champs magnétiques : forces de Lorentz et de Laplace. Loi de Biot et Savart et applications à des cas simples. Lignes de champs. Relation champ magnétique et courants : théorème d’Ampère.

premier semestre (calendaire)

Connaître le vocabulaire précis utilisé en thermodynamique Connaître l'énoncé du 1er principe de la thermodynamique Savoir calculer les échanges de chaleur et de travail pour des transformations réversibles mettant en jeu des forces de pression, en particulier dans le cas des gaz parfaits. Savoir résoudre des problèmes simples de calorimétrie (sans changement d'état).

• Gaz parfaits : énergie interne, pression, température, équation d'état, gaz parfaits polyatomiques.
• 1er principe de la thermodynamique (syst. fermé) : fonctions d'état, énergie interne d'un système, échanges de chaleur, différentes formes de travail.
• Echanges de chaleur et de travail dans les transformations isotherme, adiabatique, isobare (enthalpie) et isochore.
• Capacité thermique et notions de calorimétrie.

Premier semestre (calendaire)

OAV1 : Acquisition des compétences de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution Sous OAV1-1 : Décrire un système en phase homogène, hétérogène et en particulier les solutions. Sous OAV1-2 : Écrire et équilibrer une réaction chimique Sous OAV1-3 : Construire, employer, manipuler un tableau d’avancement. Calculer des quantités de matières, identifier le réactif limitant, calculer un rendement. Sous OAV-4 : Donner la définition d’un acide et d’une base, décrire les caractéristiques d’un couple acido-basique, identifier la stabilité des espèces chimiques en fonction du pH.

OAV2 : Prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples Sous OAV2-1 : identifier les fonctions acides et basiques sur des composés organiques. Sous OAV2-2 : Comparer la stabilité de composés organiques. Sous OAV2-3 : Classer des molécules organiques les unes par rapport aux autres selon leur force acide ou basique.

OAV3 : Synthèse et purification Sous OAV3-1 : Choisir la verrerie adaptée à la manipulation et suivre un protocole Sous OAV3-2 : Réaliser une extraction liquide-liquide à l’aide d’une ampoule à décanter Sous OAV3-3 : Séparer des composés par chromatographie sur couche mince Sous OAV3-4 : Déterminer un point de fusion Sous OAV3-5 : Mettre en place un protocole de purification chimique (recristallisation et/ou distillation)

OAV4 : Relier la chaleur aux transformations chimiques Sous OAV4-1 : Distinguer température et chaleur, expliquer le lien entre chaleur et réaction chimique, expliquer le lien entre chaleur et changement d’état, définir en quoi une réaction chimique est exothermique ou endothermique. Sous OAV4-2 : Décrire une mesure calorimétrique. Calculer les échanges de chaleur permettant de déterminer les constantes calorifiques.

OAV5 : Énumérer, expliquer les trois principes de la thermodynamique Sous OAV5-1 : Mémoriser, énoncer le premier, le second et le troisième principe de la thermodynamique pour des systèmes fermés. Sous OAV5-2 : Identifier et employer une fonction et/ou une variable d’état. Sous OAV5-3 : Illustrer l’entropie à partir du désordre statistique. Sous OAV5-4 : Employer les principes de la thermodynamique dans le cas des transformations réversibles. Sous OAV5-5 : Calculer, en fonction de la température, les variations d’énergie interne, d’enthalpie et d’entropie pour une transformation.

OAV6 : Appliquer les trois principes de la thermodynamique aux réactions chimiques Sous OAV6-1 : Définir une grandeur de réaction et expliquer son lien avec la chaleur associée à la transformation chimique. Sous-OAV6-2 : Énumérer les états standards et définir les grandeurs standard. Sous OAV6-3 : Définir et expliquer les réactions conventionnelles : formation et combustion. Sous OAV6-4 : Décrire et interpréter le signe des grandeurs de réaction Sous OAV6-5 : Schématiser un chemin de transformations permettant de décrire de façon réversible toute transformation chimique Sous OAV6-6 : Calculer les grandeurs de réactions à partir des réactions conventionnelles et des cycles Sous OAV6-7 : Définir et expliquer les grandeurs de liaison et de dissociation. Calculer les grandeurs de réactions à partir de ces grandeurs. Sous OAV6-8 : Schématiser et calculer l’effet de la température sur les grandeurs de réaction. Sous OAV6-9 : Calculer une température de fin de réaction.

Première partie : Acquisition des compétences de base nécessaire à l’étude des réactions chimiques en solutions - Formation d’une solution (définition de solution, propriétés physico-chimique du solvant eau, dissolution et solubilité, électro-neutralité des solutions ioniques, unités de concentration) - Réactions en solution (écrire une équation chimique, conservation de la matière, avancement d’une réaction, bilan de matière et rendement d’une réaction (notion d’avancement, réactif limitant, domaine de variation d’avancement, taux d’avancement, tableau d’avancement molaire, calcul de rendement)) - Généralités sur les acides et les bases (définitions selon les théories d’Arrhenius et de Brønsted-Lowry, couple acido-basique, réaction acide-base, dissociation des acides et bases : espèce faible et espèce forte, constante d’acidité (Ka) et échelle logarithmique (pKa), acides et bases organiques : stabilité des espèces chimiques, classement relatif des bases et acides organiques selon les effets électroniques présents, notion de groupes partants)

Seconde partie : Les principes de la thermodynamique appliqués aux réactions chimiques - Chaleur et calorimétrie – Grandeurs de réaction (la chaleur, l’énergie des chimistes : chaleur et température, réaction chimique et échange de chaleur, changements d’état, transformation exothermique ou endothermique ; calorimétrie : capacité thermique, mesure d’une quantité de chaleur) - Les trois principes de la thermodynamique (rappels sur le premier principe : variables et fonctions d’état, réacteur isochore isotherme et variation d’énergie interne, réacteur isobare isotherme et variation d’enthalpie, changements d’état ; second principe de la thermodynamique : entropie, second principe pour les systèmes fermés, bilans d’entropie pour les transformations réversibles, relation entropie-chaleur ; troisième principe de la thermodynamique : variation de l’entropie avec la température, influence de l’état physique, influence du numéro atomique, influence du nombre d’atomes, influence de la structure) - Applications des principes de la thermodynamique aux réactions chimiques (grandeur de réaction : variation d’énergie interne ou d’enthalpie et avancement de la réaction, transfert thermique causé par la transformation chimique, relation quantité de chaleur-grandeur de réaction ; état standard : état standard d’un élément, capacité thermique standard, énergie interne et enthalpie standard de réaction, enthalpie standard de changement d’état ; définitions des réactions conventionnelles : enthalpie et entropie de formation, enthalpie et entropie de combustion, cycle de Hess ; grandeurs de liaison et de dissociation ; transformation chimique et température : influence de la température sur les grandeurs de réaction, température de fin de réaction, températures de flamme et d’explosion)

Premier semestre (calendaire)

Toute la chimie pour bien commencer sa licence, V. Alezra, de Boeck Supérieur ; Principes de chimie, P. W. Atkins, L. Jones, L. Lavermann, de Boeck Supérieur ; Thermochimie, C. Picard, Bibliothèques des Universités ; Modern Thermodynamics : from heat engines to dissipative structures, D. Kondpudi, I. Prigogine, John Wiley & Sons.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés)

• Représenter le système climatique actuel en détaillant ses différents composants.
• Restituer les grands mécanismes physiques et chimiques associés aux circulations atmosphérique et océanique générales.
• Comprendre les grandes variations climatiques que la Terre a subies au cours de son histoire en y associant les différentes échelles de temps mises en jeu ainsi que les archives climatiques à examiner pour y répondre.
• Identifier et redéfinir les grandes conclusions des rapports du GIEC à partir de l’observation des modifications environnementales qui se produisent depuis le début de l’industrialisation.
• Identifier, analyser et quantifier l’évolution passée et future des différentes sources d’énergies produites et consommées dans le monde et en France en lien avec les besoins énergétiques (par habitant) et dans un contexte de transition énergétique. Discuter et comparer les différentes sources d’énergies non fossiles en termes d’émissions de CO2.

Le but de cette UE est de décrire le fonctionnement du système climatique terrestre actuel et ses changements passés dans un contexte de forçage naturel, mais également de reconnaitre les changements environnementaux observés depuis le début de l’industrialisation et leurs impacts sur l’environnement et la société. Après avoir acquis les connaissances nécessaires sur le système climatique, les étudiants examineront notamment les projections climatiques estimées à partir des différents scenarii proposés par le GIEC. Les étudiants pourront également définir les grands types d’énergies nouvelles et leurs impacts en termes d’émission de CO2 atmosphérique. Les étudiants auront à intégrer des notions de chimie, de physique, de biologie et de géologie afin de pouvoir décrire l’ensemble des processus et mécanismes impliqués. Au sein de cette UE multidisciplinaire, les étudiants pourront acquérir des bases scientifiques solides leur permettant de comprendre les grandes conclusions publiées dans les rapports du GIEC, et d’être en mesure de discuter des débats scientifiques sur les changements environnementaux globaux associés au dérèglement climatique actuel.

• Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement SVT ou physique-chimie).
• Semestre 1 (UE Système Terre)

Ouvrages généraux :

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Ouvrages spécialisés :

• De Gerlache J., 2019. Mettre en oeuvre les transitions énergétiques. Dunod, 288p.

• Delmas R., Chauzy S., Verstraete JM., Ferré H. (2007). Atmosphère, océan et climat. Belin éd.
• Leroux M. (2004). - La dynamique du temps et du climat. Dunod éd.
• Ruddiman W. F. (2000). - Earth’s climate: past and future. Freeman éd.

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

Semestre 2

OAV 1 : Différencier les isomères et stéroisomères et déterminer leurs configurations Sous OAV1-1 : Distinguer les isomères de constitutions des stéréoisomères Sous OAV1-2 : Ecrire une représentation tridimensionnelle (Cram, Newman, équilibre chaise-chaise, Fischer) de molécules organiques Sous OAV1-3 : Différencier les stéréoisomères de conformation des stéréoisomères de configuration et déterminer précisément le type de stéréoisomérie (conformère, énantiomère, diastéréoisomère) Sous OAV1-4 : Déterminer le conformère le plus stable d’un composé organique Sous OAV1-5 : Déterminer les descripteurs des centres stéréogènes et des doubles liaisons sur des molécules simples et déterminer si une molécule est chirale

OAV 2 : Identifier les catégories de réaction chimiques et les propriétés des partenaires réactionnels Sous OAV2-1 : Classer des espèces selon leur réactivité (oxydant/réducteur, acide/base, nucléophile/électrophile) Sous OAV2-2 : Utiliser le formalisme d’écriture des mécanismes réactionnels Sous OAV3-3 : Identifier les catégories de réactions chimiques

OAV 3 : Identifier les fonctions et la structure de composés organiques simples par spectoscopie IR et RMN 1H Sous OAV3-1 : Décrire le spectre IR et RMN 1H d’un composé organique Sous OAV3-2 : Utiliser le spectre IR d’un composé pour identifier ses fonctions chimiques Sous OAV3-3 : Décrire et utiliser le spectre RMN 1H d’un composé organique pour proposer une formule développée de ce composé Sous OAV3-4 : Proposer l’allure du spectre RMN 1H d’un composé organique simple

- Isomérie de constitution (isomères de fonction, de position et de squelette) - Stéréoisomérie de conformation acyclique et cyclique : représentation tridimenstionnelles des composés (Cram, Newman, Fischer) et stabilité des conformères (équilibre chaise-chaise) - Stéréoisomérie de configuration et chiralité : énantiomérie et diastéréoisomérie, stéréodescripteurs, configurations des doubles liaisons et centres stéréogènes - Introduction à la réactivité : propriétés des espèces chimiques, formalisme d’écriture des mécanismes réactionnels et catégories de réaction - Spectroscopie IR et RMN 1H de composés organiques simples

Premier semestre (calendaire)

N. Rabasso « Chimie Organique Generalites, Etudes des Grandes Fonctions et Methodes Spectroscopiques » ; S. Warren, J. Clayden, N. Greeves, P. Wothers « Chimie Organique »

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales,…)

• Manipuler des instruments de mesure simples dans les domaines de l’hydrologie et de la topométrie (micro-moulinet et méthode du flotteur, utilisation de la boussole, d’un niveau géométrique, d’une mire)
• Reproduire avec rigueur un protocole expérimental (déterminer la géochimie de différentes eaux minérales, mesurer la porosité et la granulométrie de roches sédimentaires)
• Acquérir des données
• Contrôler la qualité et représenter les données à l’aide d’outils simples (représenter des données en traçant des courbes cumulées et non cumulées, intégration graphique, calcul d’erreurs)
• Interpréter les résultats obtenus en utilisant des ressources documentaires (cartes géologiques)
• Rédiger un rapport

Le but de l’UE est d’apprendre à l’étudiant à mener un protocole rigoureux de mesures appliqué à des domaines variés des Sciences de la Terre. L’étudiant reproduira l’ensemble du protocole fourni, et acquerra des résultats par des mesures soit sur le terrain soit en salle. L’étudiant estimera la qualité de ses données grâce à des méthodes rigoureuses qui lui seront utiles quel que soit son futur cursus scientifique, notamment via des outils mathématiques simples (notions de courbes cumulées, non cumulées, intégration graphique, calculs d’erreurs,…) appliqués à des cas concrets. Enfin, l’étudiant interprétera ses données et rédigera un rapport.

Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement la spécialité SVT en Terminale).

• Semestre 1 en BCST
• Semestre 2 en PCST

• Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1
• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

• Décrire, observer, manipuler différents types de roches (magmatiques, métamorphiques, sédimentaires, d’altération)
• Distinguer et cataloguer différents domaines géologiques à partir de documents cartographiques
• Acquérir les bases dans les domaines de la pétrographie et la minéralogie
• Choisir des outils mathématiques et géochimiques simples afin de retrouver les caractéristiques des roches
• Reproduire une expérimentation permettant de comprendre la dynamique de croissance ou de dissolution des cristaux
• Restituer la classification des grandes familles de roches en choisissant les arguments appropriés

Le but de cette UE est de faire découvrir aux étudiants les matériaux des enveloppes terrestres par la description et l’observation macroscopiques des différentes familles de roches. L’étudiant définira également les minéraux constitutifs de ces roches. In fine, l’étudiant pourra restituer les processus de formation et de cristallisation guidant leur formation. Pour atteindre cet objectif, les étudiants examineront des cartes géologiques pour associer des types de roches aux grands domaines de la géologie de la France. L’étudiant pourra alors discuter des conditions de leur formation et leur évolution au cours du temps. In fine, les étudiants devront associer la composition minéralogique des roches aux principes de géochimie et de cristallochimie permettant de comprendre leur formation.

UE fondamentales (Système Terre, Climats, Energies) et d’option (Mesures en géosciences)

Semestre 2

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5.
• Jean-François Beaux, Jean-François Fogelgesang, Philippe Agard, Valérie Boutin. 2015. Atlas de géologie-pétrologie BCPST 1re et 2e années. Dunod, 2ème édition, 144 p., EAN13 : 9782100726547.
• Yves Lagabrielle, René Maury, Maurice Renard. 2013. Mémo visuel de géologie - L'essentiel en fiches et en couleurs. Dunod, 256 p., EAN13 : 9782100584994.
• Simien, F., 2009, La France sous nos pieds, Atlas en 50 Géocartes. BRGM, ISBN-13 : 978-2715924741.
• Sorel, D. et P. Vergely, 2018. Atlas d’intiation aux cartes et coupes géologiques, Dunod, 128 pp., EAN9782100791439

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

Acquisition des méthodes et des principaux résultats d'algèbre linéaire, à l'aide d'illustration et d'exemples concrets. Comprendre et mettre en oeuvre l'algorithme de résolution d'un système linéaire. Savoir reconnaître un phénomène linéaire,identifiez les invariants comme le rang. Savoir raisonner de façon abstraite sur des applications linéaires.

1. L'espace vectoriel Rn. 2. Systèmes linéaires : méthode du pivot et rang. 3. Matrices et applications linéaires. Exemples géométriques dans R2 et R3. Produit et composition. Matrices inversibles. 4. Sous-espaces vectoriels de Rn définis par équations ou systèmes générateurs. Exem- ples des droites et plans. 5. Familles libres, génératrices, bases, dimension. Constructions de bases. 6. L'équation AX=Y : noyau, image et théorème du rang. 7. Espaces supplémentaires. Projections et symétries. Dimension d'une somme. 8. Formules de changement de bases. 9. Applications. Puissances de matrices et évolution d'un système par probabilités de transition, état d'équilibre. Etude des suites récurrentes linéaires (Fibonacci). Produit scalaire, projections orthogonales et méthode des moindres carrés avec applications.

• Savoir calculer le potentiel et le champ électrostatique d’une distribution discrète de charges.
• Savoir procéder à l’analyse des symétries d’un problème d’électrostatique
• Savoir tracer les lignes de champs et les surfaces équipotentielles de systèmes chargés.
• Savoir appliquer le théorème de Gauss et le théorème d’Ampère dans des situations simples.

• Forces et champs électriques : loi de Coulomb et forces électriques, distributions de charges discrètes et continues, champ électrique créé par une charge et par un ensemble de charges, lignes de champs, symétries du champ électrostatique.
• Energie potentielle et potentiel électrostatique : travail de la force électrostatique et énergie potentielle associée. Potentiel créé par une charge et par un ensemble de charges. Relation champ/potentiel, circulation et potentiel électrostatique, surface équipotentielle. Energie électrostatique d’un ensemble de charges.
• Dipôle électrostatique : potentiel et champ électrostatique à grande distance, dipôle dans un champ extérieur, moment dipolaire.
• Théorème de Gauss : notions de flux et de surface fermée, théorème de Gauss et applications à des cas simples.
• Forces et champs magnétiques : forces de Lorentz et de Laplace. Loi de Biot et Savart et applications à des cas simples. Lignes de champs. Relation champ magnétique et courants : théorème d’Ampère.

premier semestre (calendaire)

Connaître le vocabulaire précis utilisé en thermodynamique Connaître l'énoncé du 1er principe de la thermodynamique Savoir calculer les échanges de chaleur et de travail pour des transformations réversibles mettant en jeu des forces de pression, en particulier dans le cas des gaz parfaits. Savoir résoudre des problèmes simples de calorimétrie (sans changement d'état).

• Gaz parfaits : énergie interne, pression, température, équation d'état, gaz parfaits polyatomiques.
• 1er principe de la thermodynamique (syst. fermé) : fonctions d'état, énergie interne d'un système, échanges de chaleur, différentes formes de travail.
• Echanges de chaleur et de travail dans les transformations isotherme, adiabatique, isobare (enthalpie) et isochore.
• Capacité thermique et notions de calorimétrie.

Premier semestre (calendaire)

AAV1 : A l’issue du module, l’apprenant sera capable de calculer le courant et la tension dans un montage électronique simple comportant au maximum une dizaine de résistances et éventuellement plusieurs générateurs continus. Il sera également capable de réaliser et caractériser expérimentalement un tel montage. Pour ce faire il sera à même de : • Expliquer les notions de courant, de potentiel et de tension électrique en lien avec leurs connaissances en physique et électrostatique ; • D’utiliser les lois d’additivité des courant et des tensions (loi de nœuds, loi des mailles) ainsi que les relations courant-tension d’un générateur idéal ; • D’appliquer les notions de ponts diviseurs de tension et de courant ; • De réaliser expérimentalement un montage électronique simple comportant une source tension continue et quelques résistances en série et/ou en parallèle. Il sera à même de décrire le montage nécessaire pour mettre en œuvre différents appareils permettant de mesurer expérimentalement un courant et une tension dans un tel circuit et d’en comparer les performances. AAV2 : A l’issu des 5 premières séances, les étudiants suivant le module d’électrocinétique seront capables de modéliser le comportement d’un circuit électronique comprenant une ou plusieurs sources de tension/courant et plusieurs résistances à l’aide des équivalences de Thévenin et de Norton. Le circuit équivalent pourra être déterminé par calcul et expérimentalement. AAV3 : Une partie supplémentaire traitant du régime transitoire et variable sera abordée qui permettra aux apprenants de déterminer la réponse temporelle d’un petit circuit composé de quelques dipôles passifs lorsqu’un échelon de tension est imposé. Pour ce faire il sera à même de : • Restituer les caractéristiques courant-tension des condensateurs et des bobines et d’expliquer l’origine physique de leur comportement en lien avec leurs connaissances en physique et électrostatique ; • Calculer la tension et/ou le courant en fonction du temps dans petit circuit composé de quelques dipôles passifs (résistance, capacité et/ou bobine) lorsqu’un échelon de tension est imposé ; • Analyser et expliquer les modifications induites par le circuit sur le signal d’excitation. AAV4 : La suite de ce module traitant uniquement du régime variable, et principalement du régime sinusoïdal, permettra à l’apprenant une première approche expérimentale illustrant l’effet des dipôles passifs sur les tensions à différent points d’un circuit.

Notions d'électrostatique (cours antérieur dans la maquette).

Premier semestre calendaire.

Par l’intermédiaire de la résolution d’un grand nombre d’exercices, de plusieurs séances pratiques et d’un mini-projet autours de la thématique des capteurs de température, l’apprenant sera capable de : 1. De calculer le courant et la tension dans un montage électronique simple comportant au maximum une dizaine de résistances et éventuellement plusieurs générateurs continus. Il sera également capable de réaliser et caractériser expérimentalement un tel montage. 2. De modéliser le comportement d’un circuit électronique comprenant une ou plusieurs sources de tension/courant et plusieurs résistances à l’aide des équivalences de Thévenin et de Norton.

OAV1 : Acquisition des compétences de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution Sous OAV1-1 : Décrire un système en phase homogène, hétérogène et en particulier les solutions. Sous OAV1-2 : Écrire et équilibrer une réaction chimique Sous OAV1-3 : Construire, employer, manipuler un tableau d’avancement. Calculer des quantités de matières, identifier le réactif limitant, calculer un rendement. Sous OAV-4 : Donner la définition d’un acide et d’une base, décrire les caractéristiques d’un couple acido-basique, identifier la stabilité des espèces chimiques en fonction du pH.

OAV2 : Prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples Sous OAV2-1 : identifier les fonctions acides et basiques sur des composés organiques. Sous OAV2-2 : Comparer la stabilité de composés organiques. Sous OAV2-3 : Classer des molécules organiques les unes par rapport aux autres selon leur force acide ou basique.

OAV3 : Synthèse et purification Sous OAV3-1 : Choisir la verrerie adaptée à la manipulation et suivre un protocole Sous OAV3-2 : Réaliser une extraction liquide-liquide à l’aide d’une ampoule à décanter Sous OAV3-3 : Séparer des composés par chromatographie sur couche mince Sous OAV3-4 : Déterminer un point de fusion Sous OAV3-5 : Mettre en place un protocole de purification chimique (recristallisation et/ou distillation)

OAV4 : Relier la chaleur aux transformations chimiques Sous OAV4-1 : Distinguer température et chaleur, expliquer le lien entre chaleur et réaction chimique, expliquer le lien entre chaleur et changement d’état, définir en quoi une réaction chimique est exothermique ou endothermique. Sous OAV4-2 : Décrire une mesure calorimétrique. Calculer les échanges de chaleur permettant de déterminer les constantes calorifiques.

OAV5 : Énumérer, expliquer les trois principes de la thermodynamique Sous OAV5-1 : Mémoriser, énoncer le premier, le second et le troisième principe de la thermodynamique pour des systèmes fermés. Sous OAV5-2 : Identifier et employer une fonction et/ou une variable d’état. Sous OAV5-3 : Illustrer l’entropie à partir du désordre statistique. Sous OAV5-4 : Employer les principes de la thermodynamique dans le cas des transformations réversibles. Sous OAV5-5 : Calculer, en fonction de la température, les variations d’énergie interne, d’enthalpie et d’entropie pour une transformation.

OAV6 : Appliquer les trois principes de la thermodynamique aux réactions chimiques Sous OAV6-1 : Définir une grandeur de réaction et expliquer son lien avec la chaleur associée à la transformation chimique. Sous-OAV6-2 : Énumérer les états standards et définir les grandeurs standard. Sous OAV6-3 : Définir et expliquer les réactions conventionnelles : formation et combustion. Sous OAV6-4 : Décrire et interpréter le signe des grandeurs de réaction Sous OAV6-5 : Schématiser un chemin de transformations permettant de décrire de façon réversible toute transformation chimique Sous OAV6-6 : Calculer les grandeurs de réactions à partir des réactions conventionnelles et des cycles Sous OAV6-7 : Définir et expliquer les grandeurs de liaison et de dissociation. Calculer les grandeurs de réactions à partir de ces grandeurs. Sous OAV6-8 : Schématiser et calculer l’effet de la température sur les grandeurs de réaction. Sous OAV6-9 : Calculer une température de fin de réaction.

Première partie : Acquisition des compétences de base nécessaire à l’étude des réactions chimiques en solutions - Formation d’une solution (définition de solution, propriétés physico-chimique du solvant eau, dissolution et solubilité, électro-neutralité des solutions ioniques, unités de concentration) - Réactions en solution (écrire une équation chimique, conservation de la matière, avancement d’une réaction, bilan de matière et rendement d’une réaction (notion d’avancement, réactif limitant, domaine de variation d’avancement, taux d’avancement, tableau d’avancement molaire, calcul de rendement)) - Généralités sur les acides et les bases (définitions selon les théories d’Arrhenius et de Brønsted-Lowry, couple acido-basique, réaction acide-base, dissociation des acides et bases : espèce faible et espèce forte, constante d’acidité (Ka) et échelle logarithmique (pKa), acides et bases organiques : stabilité des espèces chimiques, classement relatif des bases et acides organiques selon les effets électroniques présents, notion de groupes partants)

Seconde partie : Les principes de la thermodynamique appliqués aux réactions chimiques - Chaleur et calorimétrie – Grandeurs de réaction (la chaleur, l’énergie des chimistes : chaleur et température, réaction chimique et échange de chaleur, changements d’état, transformation exothermique ou endothermique ; calorimétrie : capacité thermique, mesure d’une quantité de chaleur) - Les trois principes de la thermodynamique (rappels sur le premier principe : variables et fonctions d’état, réacteur isochore isotherme et variation d’énergie interne, réacteur isobare isotherme et variation d’enthalpie, changements d’état ; second principe de la thermodynamique : entropie, second principe pour les systèmes fermés, bilans d’entropie pour les transformations réversibles, relation entropie-chaleur ; troisième principe de la thermodynamique : variation de l’entropie avec la température, influence de l’état physique, influence du numéro atomique, influence du nombre d’atomes, influence de la structure) - Applications des principes de la thermodynamique aux réactions chimiques (grandeur de réaction : variation d’énergie interne ou d’enthalpie et avancement de la réaction, transfert thermique causé par la transformation chimique, relation quantité de chaleur-grandeur de réaction ; état standard : état standard d’un élément, capacité thermique standard, énergie interne et enthalpie standard de réaction, enthalpie standard de changement d’état ; définitions des réactions conventionnelles : enthalpie et entropie de formation, enthalpie et entropie de combustion, cycle de Hess ; grandeurs de liaison et de dissociation ; transformation chimique et température : influence de la température sur les grandeurs de réaction, température de fin de réaction, températures de flamme et d’explosion)

Premier semestre (calendaire)

Toute la chimie pour bien commencer sa licence, V. Alezra, de Boeck Supérieur ; Principes de chimie, P. W. Atkins, L. Jones, L. Lavermann, de Boeck Supérieur ; Thermochimie, C. Picard, Bibliothèques des Universités ; Modern Thermodynamics : from heat engines to dissipative structures, D. Kondpudi, I. Prigogine, John Wiley & Sons.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés)

OAV 1 : Différencier les isomères et stéroisomères et déterminer leurs configurations Sous OAV1-1 : Distinguer les isomères de constitutions des stéréoisomères Sous OAV1-2 : Ecrire une représentation tridimensionnelle (Cram, Newman, équilibre chaise-chaise, Fischer) de molécules organiques Sous OAV1-3 : Différencier les stéréoisomères de conformation des stéréoisomères de configuration et déterminer précisément le type de stéréoisomérie (conformère, énantiomère, diastéréoisomère) Sous OAV1-4 : Déterminer le conformère le plus stable d’un composé organique Sous OAV1-5 : Déterminer les descripteurs des centres stéréogènes et des doubles liaisons sur des molécules simples et déterminer si une molécule est chirale

OAV 2 : Identifier les catégories de réaction chimiques et les propriétés des partenaires réactionnels Sous OAV2-1 : Classer des espèces selon leur réactivité (oxydant/réducteur, acide/base, nucléophile/électrophile) Sous OAV2-2 : Utiliser le formalisme d’écriture des mécanismes réactionnels Sous OAV3-3 : Identifier les catégories de réactions chimiques

OAV 3 : Identifier les fonctions et la structure de composés organiques simples par spectoscopie IR et RMN 1H Sous OAV3-1 : Décrire le spectre IR et RMN 1H d’un composé organique Sous OAV3-2 : Utiliser le spectre IR d’un composé pour identifier ses fonctions chimiques Sous OAV3-3 : Décrire et utiliser le spectre RMN 1H d’un composé organique pour proposer une formule développée de ce composé Sous OAV3-4 : Proposer l’allure du spectre RMN 1H d’un composé organique simple

- Isomérie de constitution (isomères de fonction, de position et de squelette) - Stéréoisomérie de conformation acyclique et cyclique : représentation tridimenstionnelles des composés (Cram, Newman, Fischer) et stabilité des conformères (équilibre chaise-chaise) - Stéréoisomérie de configuration et chiralité : énantiomérie et diastéréoisomérie, stéréodescripteurs, configurations des doubles liaisons et centres stéréogènes - Introduction à la réactivité : propriétés des espèces chimiques, formalisme d’écriture des mécanismes réactionnels et catégories de réaction - Spectroscopie IR et RMN 1H de composés organiques simples

Premier semestre (calendaire)

N. Rabasso « Chimie Organique Generalites, Etudes des Grandes Fonctions et Methodes Spectroscopiques » ; S. Warren, J. Clayden, N. Greeves, P. Wothers « Chimie Organique »

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales,…)

• Manipuler des instruments de mesure simples dans les domaines de l’hydrologie et de la topométrie (micro-moulinet et méthode du flotteur, utilisation de la boussole, d’un niveau géométrique, d’une mire)
• Reproduire avec rigueur un protocole expérimental (déterminer la géochimie de différentes eaux minérales, mesurer la porosité et la granulométrie de roches sédimentaires)
• Acquérir des données
• Contrôler la qualité et représenter les données à l’aide d’outils simples (représenter des données en traçant des courbes cumulées et non cumulées, intégration graphique, calcul d’erreurs)
• Interpréter les résultats obtenus en utilisant des ressources documentaires (cartes géologiques)
• Rédiger un rapport

Le but de l’UE est d’apprendre à l’étudiant à mener un protocole rigoureux de mesures appliqué à des domaines variés des Sciences de la Terre. L’étudiant reproduira l’ensemble du protocole fourni, et acquerra des résultats par des mesures soit sur le terrain soit en salle. L’étudiant estimera la qualité de ses données grâce à des méthodes rigoureuses qui lui seront utiles quel que soit son futur cursus scientifique, notamment via des outils mathématiques simples (notions de courbes cumulées, non cumulées, intégration graphique, calculs d’erreurs,…) appliqués à des cas concrets. Enfin, l’étudiant interprétera ses données et rédigera un rapport.

Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement la spécialité SVT en Terminale).

• Semestre 1 en BCST
• Semestre 2 en PCST

• Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1
• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

• Décrire, observer, manipuler différents types de roches (magmatiques, métamorphiques, sédimentaires, d’altération)
• Distinguer et cataloguer différents domaines géologiques à partir de documents cartographiques
• Acquérir les bases dans les domaines de la pétrographie et la minéralogie
• Choisir des outils mathématiques et géochimiques simples afin de retrouver les caractéristiques des roches
• Reproduire une expérimentation permettant de comprendre la dynamique de croissance ou de dissolution des cristaux
• Restituer la classification des grandes familles de roches en choisissant les arguments appropriés

Le but de cette UE est de faire découvrir aux étudiants les matériaux des enveloppes terrestres par la description et l’observation macroscopiques des différentes familles de roches. L’étudiant définira également les minéraux constitutifs de ces roches. In fine, l’étudiant pourra restituer les processus de formation et de cristallisation guidant leur formation. Pour atteindre cet objectif, les étudiants examineront des cartes géologiques pour associer des types de roches aux grands domaines de la géologie de la France. L’étudiant pourra alors discuter des conditions de leur formation et leur évolution au cours du temps. In fine, les étudiants devront associer la composition minéralogique des roches aux principes de géochimie et de cristallochimie permettant de comprendre leur formation.

UE fondamentales (Système Terre, Climats, Energies) et d’option (Mesures en géosciences)

Semestre 2

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5.
• Jean-François Beaux, Jean-François Fogelgesang, Philippe Agard, Valérie Boutin. 2015. Atlas de géologie-pétrologie BCPST 1re et 2e années. Dunod, 2ème édition, 144 p., EAN13 : 9782100726547.
• Yves Lagabrielle, René Maury, Maurice Renard. 2013. Mémo visuel de géologie - L'essentiel en fiches et en couleurs. Dunod, 256 p., EAN13 : 9782100584994.
• Simien, F., 2009, La France sous nos pieds, Atlas en 50 Géocartes. BRGM, ISBN-13 : 978-2715924741.
• Sorel, D. et P. Vergely, 2018. Atlas d’intiation aux cartes et coupes géologiques, Dunod, 128 pp., EAN9782100791439

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

• Représenter le système climatique actuel en détaillant ses différents composants.
• Restituer les grands mécanismes physiques et chimiques associés aux circulations atmosphérique et océanique générales.
• Comprendre les grandes variations climatiques que la Terre a subies au cours de son histoire en y associant les différentes échelles de temps mises en jeu ainsi que les archives climatiques à examiner pour y répondre.
• Identifier et redéfinir les grandes conclusions des rapports du GIEC à partir de l’observation des modifications environnementales qui se produisent depuis le début de l’industrialisation.
• Identifier, analyser et quantifier l’évolution passée et future des différentes sources d’énergies produites et consommées dans le monde et en France en lien avec les besoins énergétiques (par habitant) et dans un contexte de transition énergétique. Discuter et comparer les différentes sources d’énergies non fossiles en termes d’émissions de CO2.

Le but de cette UE est de décrire le fonctionnement du système climatique terrestre actuel et ses changements passés dans un contexte de forçage naturel, mais également de reconnaitre les changements environnementaux observés depuis le début de l’industrialisation et leurs impacts sur l’environnement et la société. Après avoir acquis les connaissances nécessaires sur le système climatique, les étudiants examineront notamment les projections climatiques estimées à partir des différents scenarii proposés par le GIEC. Les étudiants pourront également définir les grands types d’énergies nouvelles et leurs impacts en termes d’émission de CO2 atmosphérique. Les étudiants auront à intégrer des notions de chimie, de physique, de biologie et de géologie afin de pouvoir décrire l’ensemble des processus et mécanismes impliqués. Au sein de cette UE multidisciplinaire, les étudiants pourront acquérir des bases scientifiques solides leur permettant de comprendre les grandes conclusions publiées dans les rapports du GIEC, et d’être en mesure de discuter des débats scientifiques sur les changements environnementaux globaux associés au dérèglement climatique actuel.

• Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement SVT ou physique-chimie).
• Semestre 1 (UE Système Terre)

Ouvrages généraux :

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Ouvrages spécialisés :

• De Gerlache J., 2019. Mettre en oeuvre les transitions énergétiques. Dunod, 288p.

• Delmas R., Chauzy S., Verstraete JM., Ferré H. (2007). Atmosphère, océan et climat. Belin éd.
• Leroux M. (2004). - La dynamique du temps et du climat. Dunod éd.
• Ruddiman W. F. (2000). - Earth’s climate: past and future. Freeman éd.

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).