• De nombreux exercices et QCM corrigés et expliqués• Strictement conforme au programme de l’UE3• De nombreux schémas • Une mise en valeur des éléments à retenir

Fiches de révision

et QCM

Cet ouvrage recouvre tout le programme de Physique et de Biophysique de l’unité d’enseignement UE3.

Il permet de répondre à des questions de cours ou facilite la résolution d’exercices, à partir de 226 fiches de révision, chacune d’entre elles correspondant àdes mots-clefs du programme de physique ou de biophysique.

De nombreuses QCM, avec leurs solutions détaillées, permettent aussi à l’étu-diant de vérifier ses connaissances et la compréhension de chaque thématique.

Pierre Peretti est professeur émérite à la faculté des sciences fondamentaleset biomédicales de l'Université Paris-Descartes (Sorbonne Paris Cité).

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DANS LA MÊME COLLECTION

UE3 PAES, Aspects fonctionnels

UE3 PAES, Bases physiques des méthodes d’exploration

Pierre Peretti

Études de santé

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TOUTE LA PHYSIQUE

ET LA BIOPHYSIQUE

978-2-8041-8283-0

PHYBIOSAN

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« N’admettez rien a priori si vous pouvez le vérifier »Rudyard Kipling

« Je ne cherche pas à connaître les réponses, je chercheà comprendre les questions »

Confucius

« Dans la vie, rien n’est à craindre, tout est à comprendre »Marie Curie

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Livre 1.indb 2 20/11/13 08:37

Toute la Physique et la Biophysique des études de santé

Fiches de revision et QCM

Livre 1.indb 3 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 4 20/11/13 08:37

Toute la Physique et la Biophysique des études de santé

Fiches de révision et QCM

PACES UE3 et L2 médecine

Pierre PERETTI

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© De Boeck supérieur s.a., 2013Éditions De Boeck UniversitéRue des Minimes, 39 B-1000 Bruxelles

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Imprimé en Belgique

Dépôt légal :Bibliothèque Nationale, Paris : novembre 2013Bibliothèque royale de Belgique, Bruxelles : 2013/0074/214 ISBN : 978-2-8041-8283-0

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VIIVII

Table des matières

DIMEnSIon, UnITéS ET DonnéES nUMéRIQUES ....................................................... 1Les équations aux dimensions Le Système International (SI) d’unités ................... 3Unités usuelles de masse ........................................................................................ 4Unités usuelles d’énergie ........................................................................................ 5Unités spéciales ...................................................................................................... 6Données numériques .............................................................................................. 7Multiples et sous-multiples des unités ..................................................................... 8Lettres grecques usuelles ........................................................................................ 9

I. LA STRUCTURE DE LA MATIèRE ET LE MILIEU InTERIEUR ............................... 11

I-1-Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamique ... 13Les états fondamentaux de la matière ..................................................................... 15Les états de la matière ............................................................................................ 15Les changements d’état .......................................................................................... 16Les états gazeux...................................................................................................... 17Les transferts d’énergie ........................................................................................... 18Les principales transformations thermodynamiques ............................................... 19Les fonctions thermodynamiques ............................................................................ 20

I-2-Les solutions aqueuses et le milieu intérieur .................................................... 27Caractéristiques physico-chimiques de l’eau ........................................................... 29Solutions et solutés en phase liquide ...................................................................... 31Modes d’expression des concentrations des solutions ............................................ 32Cryoscopie et ébulliométrie des solutions aqueuses ............................................... 33Acidité des solutions ioniques ................................................................................. 34Basicité des solutions ioniques ................................................................................ 35Les compartiments liquidiens de l’organisme .......................................................... 36Méthode d’étude des compartiments hydriques : dilution d’un traceur .................... 37Physiopathologie de l’équilibre hydrosodé. Perte isotonique en eau et en ions sodium. Perte de solution hypotonique ................................................... 38Physiopathologie de l’équilibre hydrosodé. Apport isotonique en eau et en ions sodium. Apport de solution hypo-tonique ................................................ 40Tableaux de situations pathologiques, de signes cliniques et de signes biologiques .......................................................................................... 42

I-3-éléments de physique quantique ........................................................................ 55Les forces fondamentales de la nature .................................................................... 57Les particules fondamentales .................................................................................. 59

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VIIIVIII

Table des matières

La dualité onde-particule ......................................................................................... 60Les relations de Heisenberg .................................................................................... 61Les moments cinétiques en physique quantique ..................................................... 62

II. ChARgES éLECTRIQUES ET éLECTRoPhySIoLogIE ....................................... 69

II-1-électrostatique ..................................................................................................... 71La force électrostatique ........................................................................................... 73Le champ électrostatique ........................................................................................ 74Énergie potentielle électrostatique .......................................................................... 75Potentiel électrostatique .......................................................................................... 76Équipotentielles et lignes de champ ........................................................................ 77Le condensateur plan .............................................................................................. 78Énergie emmagasinée dans un condensateur ........................................................ 79Le dipôle électrostatique .......................................................................................... 80Potentiel et champ électrique créé par un dipôle ..................................................... 81Les positions de Gauss ........................................................................................... 82

II-2-électrocinétique ................................................................................................... 95Dynamique des particules chargées placées dans le vide sous l’action de champ électrique ou de champ magnétique ....................................................... 97Mouvement des porteurs de charges dans un milieu matériel ................................ 98Le courant électrique ............................................................................................... 99Résistance et loi d’Ohm intégrale ............................................................................ 100Lois de Kirchhoff des circuits électriques ................................................................ 101Lois d’association des dipôles ................................................................................. 102Les courants transitoires.......................................................................................... 103

II-3-La fibre nerveuse ................................................................................................. 111Le potentiel membranaire des cellules excitables ................................................... 113Modèle électrique de la membrane cellulaire au repos ........................................... 114Le potentiel d’action (ou influx ne veux) .................................................................. 115Variation des perméabilités membranaires ............................................................. 116Propagation du potentiel d’action ............................................................................ 117

II-4-électrophysiologie du cœur ............................................................................... 121Potentiel électrique d’un feuillet élémentaire ........................................................... 122Potentiel créé par une fibre en oie d’activation ...................................................... 123Le muscle cardiaque ............................................................................................... 124Les potentiels d’action et l’électrocardiogramme ..................................................... 125Principe du vectocardiogramme d’Einthoven........................................................... 126Exemple de tracé cardiographique déduit du modèle de Einthoven ........................ 127Les dérivations unipolaires frontales ....................................................................... 128

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IXIX

Table des matières

Les dérivations dipolaires frontales ......................................................................... 129Les dérivations précordiales .................................................................................... 130Les axes de Bailey ................................................................................................... 131L’axe électrique du cœur .......................................................................................... 132Les tracés électrocardiographiques ......................................................................... 133

III. LA CIRCULATIon DES FLUIDES .............................................................................. 139

III-1-Mécanique des fluides parfaits ......................................................................... 141Statique des fluide ................................................................................................. 143Applications physiques ............................................................................................ 144La « tension » artérielle ........................................................................................... 145Dynamique des fluides par aits ................................................................................ 146

III-2-Les phénomènes de surface ............................................................................. 161La tension superficiell ............................................................................................ 163Loi de Laplace ......................................................................................................... 164Loi de Hooke............................................................................................................ 165

III-3-Les fluides réels .................................................................................................. 173Viscosité et régimes d’écoulement d’un fluide rée .................................................. 175Vitesse d’un fluide réel dans une conduite cylind ique ............................................ 176Loi de Poiseuille des fluides réel ............................................................................ 177La résistance hydraulique ........................................................................................ 178Lois d’association des résistances hydrauliques ..................................................... 179Passage du régime laminaire au régime turbulent .................................................. 180

III-4-Les fluides biologiques ...................................................................................... 187Le sang : un fluide compl xe ................................................................................... 189Le système circulatoire sanguin .............................................................................. 190La pompe cardiaque ................................................................................................ 191Travail du cœur ........................................................................................................ 192Structure des parois vasculaires.............................................................................. 193Loi de Hooke pour chaque type de fibr .................................................................. 194Fonctionnement des artères élastiques ................................................................... 195Fonctionnement des artères mixtes musculo-élastiques ......................................... 196La ventilation pulmonaire ......................................................................................... 197

IV. DIFFUSIon ET TRAnSPoRT TRAnSMEMBRAnAIRE ............................................ 215

IV-1-Le transport de matière en milieu libre ............................................................ 217Les déplacements de molécules ou d’ions en solution ........................................... 219Potentiel chimique et diffusion de masse ................................................................ 220Le débit de particules et l’équation de continuité ..................................................... 221

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XX

Table des matières

Définitions des débits de sol ant et de soluté .......................................................... 222Transport par diffusion : la première loi de Fick ....................................................... 223Transport par diffusion : la seconde loi de Fick ........................................................ 224Transport par convection ......................................................................................... 225

IV-2-Transports passifs de particules neutres à travers les membranes ............. 231Structure des membranes biologiques .................................................................... 233Caractérisation physique des membranes .............................................................. 234La diffusion : flux diffusif t ansmembranaire de solutés induit uniquement par un gradient de concentration ............................................................................. 235L’osmose : flux diffusif t ansmembranaire de solvant induit uniquement par un gradient de concentration ............................................................................. 236La filt ation : flux t ansmembranaire de solvant induit uniquement par un gradient de pression hydrostatique .............................................................. 237Flux transmembranaire induit simultanément par un gradient de pression hydrostatique et un gradient de concentration ..................................... 238Équilibre de Starling ................................................................................................ 239Formation des œdèmes .......................................................................................... 240Tonicité d’une solution ............................................................................................. 241Échanges au niveau de la membrane glomérulaire rénale ..................................... 242La filt ation glomérulaire rénale ............................................................................... 243

IV-3-Transports transmembranaires de particules chargées ................................. 253Transport passif d’ions en solution induit par une force électrique .......................... 255Transport passif d’ions en solution, induit par une différence de concentration et une différence de potentiel électrique .................................................................. 256Équilibre de Donnan (ou Gibbs-Donnan) ................................................................ 257Transport passif d’ions à travers les membranes cellulaires. Équation de Goldman ... 258Le transport facilité .................................................................................................. 259Le transport actif ...................................................................................................... 261

V. onDES ACoUSTIQUES ET onDES éLECTRoMAgnéTIQUES ............................. 273

V-1-éléments de mécanique ...................................................................................... 275Travail et Puissance ................................................................................................. 277Énergie .................................................................................................................... 278Les vibrations .......................................................................................................... 279Les vibrations périodiques non sinusoïdales ........................................................... 280L’oscillateur harmonique .......................................................................................... 281Énergie mécanique du ressort non amorti .............................................................. 282Oscillations amorties et forcées. La résonance ....................................................... 283

V-2-Caractères généraux des ondes ........................................................................ 289Ondes progressives sinusoïdales à une dimension spatiale ................................... 291

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XIXI

Table des matières

Ondes progressives sinusoïdales à deux ou trois dimensions spatiales ................. 292Énergie, puissance et intensité d’une onde ............................................................. 293Variation de l’intensité avec la distance à la source ................................................ 294Superposition d’ondes et modulation d’amplitude ................................................... 295Superposition d’ondes et ondes stationnaires ......................................................... 296Réfl xion et transmission d’ondes à une dimension spatiale .................................. 297L’effet Dopppler-Fizeau ............................................................................................ 298Diffraction des ondes ............................................................................................... 299Interférences de deux ondes ................................................................................... 300

V-3-Les ondes acoustiques ....................................................................................... 311Ondes acoustiques .................................................................................................. 313Ondes acoustiques sinusoïdales progressives ........................................................ 314Puissance et Intensité acoustique ........................................................................... 315Niveau des ondes sonores ...................................................................................... 316Atténuation des ondes acoustiques ......................................................................... 317Sons purs et sons complexes .................................................................................. 318

V-4-Les ondes électromagnétiques .......................................................................... 327Paramètres des ondes électromagnétiques ............................................................ 329Longueurs d’onde et fréquences des différents rayonnements électromagnétiques ... 330Polarisation des ondes électromagnétiques ............................................................ 331Diffraction des ondes lumineuses ............................................................................ 332Le rayonnement thermique ou « rayonnement du corps noir » ............................... 333Le rayonnement laser .............................................................................................. 334Loi de Beer-Lambert ................................................................................................ 335Diffusion Rayleigh de la lumière .............................................................................. 336Diffraction des rayons X ........................................................................................... 337

VI. oPTIQUE ET VISIon .................................................................................................. 345

VI-1-optique géométrique ......................................................................................... 347Les lois de base de l’optique géométrique .............................................................. 349Objets et images, réels et virtuels ........................................................................... 351Relation de conjugaison du dioptre sphérique ........................................................ 352Foyers et distances focales du dioptre sphérique .................................................... 353Construction d’images d’un objet à travers un dioptre sphérique ............................ 354Les lentilles minces : marche des rayons lumineux ................................................. 355Les lentilles minces : relation de conjugaison .......................................................... 356Méthode de construction d’images : cas d’une lentille convergente ........................ 357Images obtenues avec une lentille convergente ...................................................... 358Images obtenues avec une lentille divergente ......................................................... 359

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XIIXII

Table des matières

La loupe ................................................................................................................... 360Le microscope optique (ou photonique) .................................................................. 361

VI-2-La vision .............................................................................................................. 371Structure optique de l’œil ......................................................................................... 373Sensibilité de l’œil à la lumière ................................................................................ 374Les voies optiques ................................................................................................... 375L’accommodation ..................................................................................................... 376L’acuité visuelle ........................................................................................................ 377La myopie ................................................................................................................ 378L’hypermétropie (ou hyperopie) ............................................................................... 379Positions respectives du Punctum Remotum et du Puncum Proximum .................. 380L’astigmatisme ......................................................................................................... 381Les différents astigmatismes réguliers .................................................................... 382

VII. AToMES ET noyAUx RAyonnEMEnTS AToMIQUES ET nUCLEAIRES ........... 397

VII-1-Les niveaux d’énergie atomique et moléculaire ............................................. 399Structure électronique des atomes .......................................................................... 401Le moment cinétique orbital et le spin ..................................................................... 402Spectre d’émission de l’atome d’hydrogène ............................................................ 403Les forces inter-atomiques ...................................................................................... 404Les niveaux d’énergie moléculaire .......................................................................... 405Les différents types de spectroscopie ..................................................................... 406

VII-2-Le noyau atomique et les transitions radioactives ........................................ 413Stabilité et instabilité des noyaux ............................................................................. 415Le rayonnement gamma et la conversion interne .................................................... 416Les différents types de transitions radioactives ....................................................... 417L’émission alpha ...................................................................................................... 418L’émission bêta moins (β-) ........................................................................................ 419L’émission bêta plus (β+) .......................................................................................... 420La capture électronique ........................................................................................... 421Cinétique des transitions radioactives ..................................................................... 422Variations respectives des populations de noyaux père et fil Cas du noyau fils sta le ........................................................................................... 423Variations respectives des populations de noyaux père et fil Cas du noyau fils insta le ........................................................................................ 424

VIII. LES InTERACTIonS RAyonnEMEnTS MATIèRE ................................................. 433VIII-1-Les mécanismes physiques de base de l’interaction photons-matière ...... 435

Absorption de photons par les atomes .................................................................... 437Fluorescence et effet Auger ..................................................................................... 438

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XIIIXIII

Table des matières

Les rayonnements ionisants .................................................................................... 439L’effet photoélectrique .............................................................................................. 440La diffusion Compton ............................................................................................... 441La matérialisation (ou création de paires) ............................................................... 443Les paramètres de l’interaction photons-matière ..................................................... 444Comparaison des effets ionisants élémentaires ...................................................... 445

VIII-2-Les interactions rayonnements particulaires-matière .................................. 455Les paramètres de l’interaction................................................................................ 457Caractères généraux de l’interaction ....................................................................... 458Interaction de particules chargées légères avec la matière..................................... 459Interaction de particules chargées lourdes avec la matière..................................... 460

VIII-3-Dosimétrie des rayonnements ionisants ....................................................... 465Principaux facteurs de la dosimétrie des rayonnements ionisants .......................... 467Les détecteurs de rayonnements ionisants ............................................................. 468Les détecteurs d’ionisation à gaz ............................................................................ 469Les détecteurs d’excitation ...................................................................................... 470Définitions de dosimét ie ......................................................................................... 471Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons ................................................ 472Cas d’une source ponctuelle radioactive de photons gamma ................................. 473Dosimétrie en radioprotection .................................................................................. 474

VIII-4-Effets biologiques des rayonnements ionisants ........................................... 481Les différents cas possibles d’irradiation ................................................................. 483Les effets moléculaires des rayonnements ionisants .............................................. 484Les effets cellulaires des rayonnements ionisants ................................................... 486Taux de survie cellulaire en fonction de la dose absorbée ...................................... 487Les effets sur les tissus ........................................................................................... 488Les effets déterministes (non stochastiques) sur l’organisme ................................. 489Les effets aléatoires (stochastiques) sur l’organisme .............................................. 491

Ix. L’IMAgERIE MéDICALE ............................................................................................ 499

Ix-1-Imagerie analogique et imagerie numérique ................................................... 501Caractéristiques générales ...................................................................................... 503Principe de l’imagerie numérique ............................................................................ 504L’image numérique ................................................................................................... 505

Ix-2-L’imagerie radiologique ..................................................................................... 509Les rayons X en médecine ...................................................................................... 511Le tube radiogène de Coolidge ............................................................................... 512Le spectre d’émission d’un tube à rayons X ............................................................ 513Le faisceau de photons X ........................................................................................ 514

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XIVXIV

Table des matières

Le contraste de l’image radiante.............................................................................. 515La radiologie standard analogique .......................................................................... 516Principe de la scanographie (tomodensitométrie X ou scanner X) .......................... 517Caractéristiques du scanner X ................................................................................ 518

Ix-3-L’imagerie ultrasonore ....................................................................................... 527Principe de l’exploration échographique .................................................................. 529Les sondes ultrasonores ......................................................................................... 530Modes d’exploration échographique ........................................................................ 531Paramètres caractéristiques en échographie .......................................................... 532L’imagerie Doppler ................................................................................................... 533

Ix-4-L’imagerie nucléaire ........................................................................................... 541Caractéristiques générales de l’imagerie scintigraphique ....................................... 543La gamma-caméra .................................................................................................. 544La tomographie à émission de positons (TEP) ........................................................ 545

Ix-5-L’imagerie par résonance magnétique (IRM) ................................................... 549Les sources macroscopiques de champ magnétique ............................................. 551Le magnétisme à l’échelle de l’atome ..................................................................... 552Le magnétisme à l’échelle du noyau atomique ........................................................ 553Le magnétisme des matériaux ................................................................................ 554Action d’un champ magnétique extérieur sur les niveaux d’énergie ........................ 555La résonance magnétique nucléaire ....................................................................... 556La relaxation du moment magnétique nucléaire ...................................................... 557Le signal de résonance magnétique nucléaire ........................................................ 558Le codage spatial et l’image .................................................................................... 559Agents de contraste en IRM .................................................................................... 560

InDEx .................................................................................................................................. 565

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Dimension, unités et données numériques

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33

Dimension, unités et données numériques

Les équations aux dimensions Le Système International (SI) d’unités

Grandeurs fondamentales  Mécanique : longueur L ; masse M ; temps T  Électricité et magnétisme : longueur L ; masse M ; temps T ; intensité du courant

électrique I

Grandeurs dérivées• mécanique : [G] = La Mβ Tg

• électricité et magnétisme : [G] = La Mβ Tg Id

Système d’unités internationales (SI) L : mètre (m) ; masse : kilogramme (kg) ; temps : seconde (s) ; intensité : Ampère (A)

Grandeurs usuelles et unités SI

[force] = MLT–2 kg · m · s–2 Newton (N)

[pression] = ML–1T–2 kg · m–1 · s–2 Pascal (Pa)

[viscosité] = ML–1T–1 kg · m–1 · s–1 Poiseuille (Pl) ou Pa · s

[énergie] = ML2T–2 kg · m2 · s–2 Joule (J)

[puissance] = ML2T–3 kg · m2 · s–3 Watt (W)

[charge électrique] = IT A · s Coulomb (C)

[potentiel, tension] = ML2T–3I–1 kg · m2 · s–3 · A–1 Volt (V)

[champ électrique] = MLT–3I–1 kg · m · s–3 · A–1 Volt/mètre (V/m)

[champ magnétique] = MT–2I–1 kg · s–2 · A–1 Tesla (T)Volt · seconde/mètre2 (V · s/m2)

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44

Dimension, unités et données numériques

Unités usuelles de masse

Système international d’unités (SI) Masse : kilogramme (kg)

Le MeV/c2

Unité de masse déduite de la relation d’Einstein reliant la masse m d’un objet à son énergie E :

E = mc2

c : vitesse limite des lois de la relativité restreintec : vitesse de la lumière dans le videc = 3 · 108 m/s

La masse m d’une particule peut donc être exprimée en unité d’énergie divisée par c2 : en Joule/c2 dans le système international (SI) ou en MeV/c2. Exemple : masse d’un électron : me = 0,9 · 10–30 kg = 0,511 MeV/c2

L’unité de masse atomiqueEn physico-chimie du noyau atomique, une autre unité de masse est employée : l’unité de masse atomique. Elle est en général notée « u » ou « uma ».Elle est, par définition, égale au douzième de la masse d’un atome de Carbone 12.

1 uma = 1,66 · 10–27 kg = 931,5 MeV/c2

Exemple : masse de l’électron me = 0,54 · 10–3 uma

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55

Dimension, unités et données numériques

Unités usuelles d’énergie

Système international d’unités (SI)

[énergie] = ML2T–2

Le kg · m2 · s–2 est appelé Joule

L’électronvoltL’électronvolt (eV) est égal à l’énergie potentielle acquise par un électron soumis à une différence de potentiel de 1 Volt :

1 eV = 1,6 · 10–19 Joule

Unités dérivées de l’électron-Volt : 1 keV = 103 eV 1 MeV = 103 keV = 106 eV 1 GeV = 103 MeV = 106 keV = 109 eV

Repérage d’un rayonnement par son nombre d’onde angulaireEn spectroscopie, on peut exprimer l’énergie en nombre d’onde angulaire (inverse de la longueur d’onde).

n = Ehc

= 1l

h = 6,62 · 10–34 J · s c = 3 · 108 m/s

Relation entre longueur d’onde et énergie dans le cas des photonsExpression de la longueur d’onde l dans le vide (exprimée en nanomètres) du rayonnement électromagnétique, en fonction de l’énergie E (exprimée en électronvolt) du photon associé.

l l= → =hcE

nmE eV

( )( )

1240

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66

Dimension, unités et données numériques

Unités spéciales

Radioactivité et dosimétrie1 Gray (Gy) = 1 J/kg unité de dosimétrie des rayonnements ionisants1 Sievert (Sv) = 1 J/kg unité de dosimétrie en radioprotection1 Becquerel (Bq) = 1 désintégration par seconde (s–1) : unité de radioactivité 1 rad (rd) = 10–2 J/kg = 10 mGy unité d’énergie en dosimétrie1 rem (rem) = 10–2 J/kg = 10 mSv unité de dosimétrie en radioprotection1 Curie (Ci) = 3,7 · 1010 désintégrations par seconde (s–1) : unité de radioactivité1 Roentgen (R) = 2,58 · 10–4 C/kg unité de dose ionique

Physique quantique, atomique et moléculaire1 électron-volt (eV) = 1,6 · 10–19 J1 kiloélectron-volt (keV) = 103 eV = 1,6 · 10–16 J1 mégaélectron-volt (MeV) =106 eV = 1,6 · 10–13 J1 gigaélectron-volt (GeV) =109 eV = 1,6 · 10–10 J1 unité de masse atomique (u) ou (uma) = 1,66 · 10–27 kg = 931,5 MeV/c2

1 mec2 = énergie équivalente de la masse de l’électron au repos = 0,511 · 106 eV = 8,18 · 10–14 J

1 Debye (D) = 3,336 · 10–30 C · m

Mécanique, thermique1 bar (bar) = 105 Pa1 atmosphère (atm) = 1,013 · 105 Pa1 torr (Torr) = 1 mm de mercure = 133,322 Pa1 calorie (cal) = 4,18 J1 Hertz (Hz) = 1 s–1

1 litre (L) = 10–3 m3

1 tonne = 103 kg

Livre 1.indb 6 20/11/13 08:37

77

Dimension, unités et données numériques

Données numériques

Constantesmasse de l’électron (me) = 9,1 · 10–31 kg = 0,511 MeVmasse du proton (mp) = 1 836 me

masse du neutron (mn) = 1 839 me

charge élémentaire (e) = 1,6 · 10–19 Ccharge de l’électron (qe) = – 1,6 · 10–19 Cvitesse de la lumière dans le vide (c) = 3 · 108 m/sconstante de Planck (h) = 6,62 · 10–34 J · sénergie d’ionisation d’un atome d’hydrogène dans son état fondamental = 13,6 eVaccélération de la pesanteur (g) = 9,8 m · s–2

constante fondamentale de l’électrostatique (K) = 9 · 109 N · m2 · C–2

permittivité diélectrique du vide (e0) = 8,85 · 10–12 kg–1 · m–3 · A2 · s4

perméabilité du vide (m0) = 4p · 10–7 kg · m · A–2 · s–2

constante de Faraday () = 96 500 Cmasse volumique de l’eau (reau) = 103 kg · m–3

masse volumique du mercure (rHg) = 13,6 · 103 kg · m–3

nombre d’Avogadro (AV) = 6,02 · 1023

constante de Boltzmann (kB) = 1,38 · 10–23 J/Kconstante des gaz parfaits (R) = 8,31 J · K–1 · mol–1 = 0,082 L · atm · K–1 · mol–1

Masses molaires usuelles (g · mol-1)H : 1 C : 12 N : 14 O : 16 Na : 23 Cl : 35,5 K : 39 P : 32 Ca : 40eau : 18 urée : 60 glucose : 180 albumine : 70 000

Nombres usuelsp = 3,1416 ; e = 2,7183 ; 2√ = 1,414 ; 3√ = 1,732

log 2 = 0,30 ; log 3 = 0,48 ; log 5 = 0,69 ; log 6 = 0,78 ; log 7 = 0,85 ; log 8 = 0,90 ; log 9 = 0,95, ln 10 = 2,30

sin p6

= 12

; cos p6

= 3√2

; sin p3

= 3√2

; cos p3

= 12

; sin p4

= cos p4

= 2√2

sin 0 = 0 ; cos 0 = 1 ; sin p2

= 1 ; cos p2

= 0

Livre 1.indb 7 20/11/13 08:37

88

Dimension, unités et données numériques

Multiples et sous-multiples des unités

Multiples des unités

Symbole Valeur

déca da 101

hecto h 102

kilo k 103

méga M 106

giga G 109

téra T 1012

peta P 1015

exa E 1018

Sous multiples

Symbole Valeur

déci d 10–1

centi c 10–2

milli m 10–3

micro m 10–6

nano n 10–9

pico p 10–12

femto f 10–15

atto a 10–18

Livre 1.indb 8 20/11/13 08:37

99

Dimension, unités et données numériques

Lettres grecques usuelles

Lettre grecque Minuscule Majuscule

alpha a A

bêta β B

gamma g G

delta d D

épsilon e E

dzêta z Z

êta h H

thêta q Q

lambda l L

kappa k K

phi j F

mu m M

nu n N

xi x X

pi p P

rhô r R

sigma s S

tau t T

chi c C

psi y Y

oméga w W

Livre 1.indb 9 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 10 20/11/13 08:37

I

La structure de la matière

et le milieu intérieur

Plan

I-1- Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamiqueI-2- Les solutions aqueuses et le milieu intérieurI-3- Éléments de physique quantique

Livre 1.indb 11 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 12 20/11/13 08:37

I-1-Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamique

Livre 1.indb 13 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 14 20/11/13 08:37

1515

Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamique I

Les états de la matière

Notion de phaseUne phase est un état stable d’un échantillon homogène de matière, à une température et une pression fixées. Les gaz sont miscibles entre eux et un mélange de gaz ne constitue donc qu’une seule phase.

Classification des mélanges de phases : états dispersésLes états dispersés sont par définition des états dans lesquels deux phases non miscibles sont présentes

Aérosol : très fines gouttelettes de liquide dispersées dans un gaz Aérosol solide : très fines particules de solides dans un gaz Émulsion : mélange de deux liquides non miscibles Gel : liquide dispersé au sein d’un solide Mousse : gaz dispersé dans un liquideMousse solide : gaz dispersé dans un solide Sol : solide dispersé dans un liquide Sol solide : solide dispersé dans un autre solide

Les états fondamentaux de la matière

État solide Solide cristallin ionique ou moléculaire : ordre de position Solide amorphe ou vitreux : désordre d’orientation

États fluides État liquide : état désordonné cohérent et dense, incompressible État gazeux : état désordonné non dense, dispersion des molécules, compressible

États mésomorphes Cristaux liquides Membrane biologique (mosaïque fluide)

Livre 1.indb 15 20/11/13 08:37

1616

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Les changements d’état

Le diagramme de phases pression-température (cas de l’eau)

Pression

FusionLiquide

Gaz

Solide

Solidification

Vaporisation

Point critique

Point triple LiquéfactionP = 1 atm

Température100 °C0 °C

Le diagramme Pression-Volume : cas de la transformation isotherme d’un gaz.

Pression

Volume

Courbes isothermes

T > TC

T = TCT < TC

A

Région où coexistentles deux phases liquide et gaz

B

VGVL

 Un gaz réel se comporte comme un gaz parfait (loi de variation hyperbolique P = nR T/V) pour les basses pressions et les températures supérieures à la température critique TC

 Pour T < TC, il existe un palier de liquéfaction où la pression reste constante tant que la transition gaz-liquide n’est pas complète.

Livre 1.indb 16 20/11/13 08:37

1717

Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamique I

Les états gazeux

Équation d’état des gaz parfaits

PV = nRTP : pression,V : volume, T : température absolluen : nombre de molesR = 8,31J mol K : consta–1 –1⋅ ⋅ nnte des gaz parfaits

R = k N

k = 1,38 10 J K : cAV

–23 –1⋅ ⋅ oonstante de Boltzmann= 6,02 10 : nombre d’AAV

23 ⋅ vvogadro

Loi de Dalton

P p

P pression totale d un mélange de n gaz

p

ii

n

==

∑1

: ’

iii

i

n RTV

pression partielle des n moles du gaz i= :

Température et énergie cinétiqueLa température est une grandeur intensive (non additive) liée à l’agitation des molécules

Énergie cinétique moyenne d’une moléculed’un gaz pparfait monoatomique

E k T

k J K

C =

= ⋅ ⋅− −

32

138 10 23, 11

273:

:constante de Boltzmann

température aT t= + bbsolue (degrés Kelvin)température exprimée et : nn degrés Celsius

Les gaz réels

Équation de Van der Waals

P n aV

n R+

=22 ( )V – nb TT

a : coefficient appelé « pression interne »b : cooefficient appelé « covolume »

Livre 1.indb 17 20/11/13 08:37

1818

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Les transferts d’énergie

Énergie interne

N : nombre de molécules du système ther

U Ne Nec p= +

mmodynamiquee valeur moyenne de l énergie cinéc : ’ ttique des moléculese valeur moyenne de l énergp : ’ iie potentielle des molécules

U ne dépend que de la ttempérature dans le cas d un gaz parfait’

Travail  Échange d’énergie entre un système et le milieu extérieur, sous l’action de forces

extérieures  Cas d’un gaz enfermé dans un cylindre fermé par un piston pouvant coulisser sans

frottement, lors d’une transformation quasistatique

t

W PA B

ravail entre un état A et un état B :

→ = − eext

A

B

ext

dV

P pression totale extérieure

∫:

dV : varriation de volume infinitésimale

ChaleurÉnergie liée au degré d’agitation thermique des molécules du système thermodynamique

Unités : Â unité SI : Joule (J) Â autre unité : calorie (quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 °C la température

d’un gramme d’eau)

Q Joule J cal Q calories( ) , ( ) ( )= ×4 18 /

Le premier principe de la thermodynamiqueAu cours d’une transformation thermodynamique, un système peut échanger de l’énergie avec le milieu extérieur, sous forme de travail W et de chaleur Q, en faisant varier de DU son énergie interne

DU W Q= +L’énergie interne d’un système resteisolé cconstante :

:DU

Conventions de signeQ lesyst

=

>

0

0 èème reçoit de la chaleurW l environnement four> 0 ’ nnit du travail au système

Livre 1.indb 18 20/11/13 08:37

1919

Structure macroscopique de la matière et éléments de thermodynamique I

Les principales transformations thermodynamiques

Transformations faisant passer un système d’un état thermodynamique A à un autre état B

Transformations isothermesLa température reste constante

u u

W RT VV

Q W

R J mol

B A

A BA

BA B A B

− =

= = −

= ⋅

→ → →

−

0

8 31 1

ln

, ⋅⋅ −KT

1 ::

constante des gaz parfaitstempératue abssolue

Transformations adiabatiquesPas d’échange de chaleur avec le milieu extérieur pendant la transformation

QW U U

PV P V P V

A B

A B B A

A A B B

→

→

== −

= → =

=

0

g g g

g

constanteccc

c

p

V

p : chaleur spécifique molaire à pression connstante

chaleur spécifique molaire à volume ccV : oonstant

Transformations isobaresLa pression reste constante pendant la transformation

W P V V Q H HP P PH enthalpie d

A B B A A B B A

A B

→ →= − − = −= =

( )

: uu systèmedU dQ c dT

cp

p

= =

: chaleur spécifique molaiire à pression constante

Transformations isochoresLe volume reste constant pendant la transformation

WU U QdU dQ c dT

c chaleur spécifi

A B

B A A B

V

V

→

→

=− == =

0

: qque molaire à volume constant

Livre 1.indb 19 20/11/13 08:37

2020

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Les fonctions thermodynamiques

L’enthalpie HH U PVUP pressionV

= +:::

énergie interne

volume

L’entropie S

transformation réversible d’un système d’un état 11à un état 2

DS S SQT

unité J mol

rév= − =

⋅

∫−

2 11

2

1

d

: ⋅⋅ −K 1

Le second principe de la thermodynamique  Toute évolution spontanée d’un système isolé va dans le sens d’une entropie croissante.

L’équilibre est atteint quand l’entropie est maximale. Â L’enthalpie libre G (ou enthalpie de Gibbs, ou énergie libre)

G H TS U PV TSH enthalpie T température abso

= − = + −: ; : llue S entropie

U énergie P pression; :

: ; : ;interne VV volume:

Le potentiel chimiquePotentiel chimique : enthalpie libre molaire d’un soluté i en solution

m m

mi i i

i

RT C

R

= +0

0

ln

: potentiel chimique standard

== ⋅ ⋅=

− −8 31 1 1, :J mol KT

constante des gaz parfaitstt C

Ci

( ) ::

° + 273 température absolueconcentratioon du soluté

Le potentiel électrochimiqueDans le cas d’un constituant i chargé électriquement et soumis à un potentiel V, le potentiel chimique mi, est remplacé par le potentiel électrochimique m̃i (appelé mi tilda)

m̃i = mi + zi Vzi : valence de l’ion i ; Faraday = 96 500 Cavec mi = m0

i + RT ln Ci

Livre 1.indb 20 20/11/13 08:37

21

QCM QCM

énoncé commun aux question 1 et 2

On considère un système isolé constitué de 2 moles d’un gaz parfait qui peuvent passer réversiblement d’un état A (PA, VA, TA = 300 K) à un état B (PB = 3PA, VB, TB) par deux transformations distinctes.On donne ln 3 ≈ 1,1

Question 1

La première transformation est isotherme.Déterminer la ou les proposition(s) exacte(s) : A. Le travail mis en jeu est de l’ordre de 300 J B. Le travail mis en jeu est de l’ordre de 5 400 J C. La chaleur mise en jeu est de l’ordre de – 300 J D. La chaleur mise en jeu est de l’ordre de – 2 700 J E. Aucune des propositions précédentes n’est exacte

Question 2

La seconde transformation comporte deux étapes : elle est d’abord isochore, puis isobare.Déterminer la ou les proposition(s) exacte(s) : A. Le travail mis en jeu est de l’ordre de 104 J B. Le travail mis en jeu est de l’ordre de – 106 J C. La chaleur mise en jeu est de l’ordre de – 105 J D. La chaleur mise en jeu est de l’ordre de 106 J E. Aucune des propositions précédentes n’est exacte

énoncé commun aux question 3 et 4

Une mole de gaz parfait subit une transformation qui la fait passer de l’état 1 (P1, V1) à un état 2 (P2, V2) par deux parcours distincts.

V1V2

P1

P2

C A

DB

Livre 1.indb 21 20/11/13 08:37

22

QCM Question 3

La mole de gaz passe de l’état 1 à l’état 2 par une suite de deux transformations, le chemin réversible suivi étant AC puis CB.Déterminer la proposition exacte : Le travail mis en jeu entre les états 1 et 2 est :

A WB W P V P VC W P V P

A C B

A C B

A C B

...

→ →

→ →

→ →

== −= −

0

1 1 1 2

1 2 22 1

1 1 1 2

1 2 2 1

VD W P V P VE W P V P V

A C B

A C B

.

.→ →

→ →

= += +

Question 4

La mole de gaz passe de l’état 1 à l’état 2 par une suite de deux transformations, le chemin réversible suivi étant AD puis DB.Déterminer la proposition exacte : Le travail mis en jeu entre les états 1 et 2 est :

A WB W P V P VC W P V P

A D B

A D B

A D B

...

→ →

→ →

→ →

== −= −

0

2 1 2 2

1 1 22 1

2 1 2 2

1 1 2 1

VD W P V P VE W P V P V

A D B

A D B

.

.→ →

→ →

= += +

Question 5

Déterminer la (ou les) proposition(s) exacte(s) : L’énergie interne, A. d’un système isolé augmente avec la température B. d’un système isolé est constante quand le volume augmente C. d’un gaz parfait est fonction de sa pression D. d’un gaz parfait est fonction de son volume E. d’un gaz parfait est fonction de sa température

Question 6

On assimile l’air ambiant à un gaz parfait de masse molaire égale à 29 g/mol.Déterminer la réponse exacte.Si la température de l’air est de 27 °C, et si la pression de l’air est de 105 Pa, sa masse volumique est de l’ordre de :

Livre 1.indb 22 20/11/13 08:37

23

QCM A.1,01 kg · m–3

B. 1,05 kg · m–3

C. 1,12 kg · m–3

D. 1,16 kg · m–3

E. 1,22 kg · m–3

On donne la constante des gaz parfaits R = 8,31 J · mol–1 · K–1

Question 7

Une enceinte contient un mélange de 0,45 mole d’oxygène et de 0,55 mole d’hélium sous la pression de 4 atmosphères.Déterminer la proposition exacte.La pression partielle de l’oxygène est égale à : A. 1,8 atm B. 2,2 atm C. 2,5 atm D. 2,7 atm E. 3,4 atm

Livre 1.indb 23 20/11/13 08:37

24

Répo

nses Réponses

Question 1 Réponse B

Transformation isotherme : T A= TB = 300 KTravail mis en jeu :

dW P dV W P dV nRT dVV

nRT VV

P

A B

A

B

A

B

A

B

A

= − → = − = − =→ ∫ ∫ ln

VV P V VV

PP

WA BA

B

B

AA B= → = = → ≈ × × × ≈ ×→B 3 2 8 31 300 11 2, , 99 3 10 5 4002× × = J

Chaleur mise en jeu : T T U UB A B A= → = → = − = −Q W J5 400

L’état B est caractérisé par PB = 3 PA ; VB = VA/3 ; TB = TA

Question 2 Réponse A

Trnasformation isochore suivie d’une transformation isobareTravail mis en jeu :Transformation isochore : V constante W –Pd= → =d VV 0 W 0

Transformation isobare (P 3Pisochore

A

= → =

= == = → = ( )constante) W –PdV W –P V – VLe vol

isobare B Ad

uume passe de V à V V / 3A B A=

= − −

W P V VisobareA

A3 = = → = × × × ≈2 2 2 2 8 31 300 104P V nRT W JA A A isobare ,

Chaleur mise en jeu

T T U UA B Afinal A BQ W J= → = → = − = −→ 104

Question 3 Réponse B

Chemin ACB : transformation isobare suivie d’une transformation isochore Travail mis en jeu :W W WW P V VW trans

A C B A C C B

A C

C B

→ → → →

→

→

= += − −=

1 2 1

0( )

( fformation isochoreW P V P VA C B

)

→ → = − +1 2 1 1

Question 4 Réponse B

Chemin ADB : transformation isochore suivie d’une transformation isobare

Livre 1.indb 24 20/11/13 08:37

25

Répo

nses

Travail mis en jeu :W W W

W transformation isochorA D B A D D B

A D

→ → → →

→

= +

= 0 ee

W P V V transformation isobare

WD B

A D

→

→ →

= − −( )2 2 1

BB P V P V= − +2 2 2 1

Question 5 Réponse E

Premier principe de la thermodynamique : l’énergie interne d’un système isolé est constante : propositions A et B inexactes L’énergie interne d’un gaz parfait ne dépend que de sa température : proposition E exacte et propositions C et D inexactes.

Question 6 Réponse D

PV = n RT pour une masse m de gaz

n = mM

et = mV

PM = RTr r r→ → == PMRT

n = 10 29 108,31 300

= 1,16 kg m5 –3

–3× ⋅×

⋅

Question 7 Réponse A

p : pression partielle de l’oxygène

p : pressioO

He

2

nn partielle de l’héliump V = n RT et p V = n RTO O He He2 2

PP = p + p = 4 atm

addition terme à terme PV = n +O He

O

2

2→ ( nn RT = 0,45+ 0,55 RT = RT

p = n P = 0,45 4 =1,8He

O O2 2

) ( )

× aatm

Livre 1.indb 25 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 26 20/11/13 08:37

1-2-Les solutions aqueuses et le milieu intérieur

Livre 1.indb 27 20/11/13 08:37

Livre 1.indb 28 20/11/13 08:37

2929

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

Caractéristiques physico-chimiques de l’eau

Masse volumique

eau liquide (4 °C) : = 10 kg mglace : = 0,91 1

3 –3r

r

⋅

⋅ 00 kg mvolume occupé par une mole d’eau : v =

3 –3

e

⋅

118 cm3

Moment dipolaire

p = 1,84 D (Debye)1 Debye = 3,336 10 C m– 30⋅ ⋅

Dissociation ionique de l’eau

H O H + OH

constante de dissociation (produit io2

+ –→

nnique) K = 10 (à 25 °C)

le proton H est enH O

–14

+2

rréalité solvaté par une molécule d’eau : H O3+

[ ]H O = 55,56 mol/L2

La dissociation de l’eau est fonction de la températture :à 25 °C K = 10 mol L pH = 7

à 37 °CH O

–14 2 –22

→ ⋅ ⇒

→ KK = 2,5 10 mol L pH = 6,8

à 37 °C solutioH O

–14 2 –22

⋅ ⋅ ⇒

nn acide : pH < 6,8 solution basique : pH > 6,8

Capacité calorifique

c = 75 J mol K = 18 cal mol Kc = 4,18 J K

–1 –1 –1 –1

–1

⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅gg = 1 cal K g–1 –1 –1⋅ ⋅

Permittivité diélectrique

e e eee

== 80 permittivité relative de l’eau: p

0 r

r

0

:eermittivité du vide

Livre 1.indb 29 20/11/13 08:37

3030

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Solvatation et hydratation  Solvatation : Chaque ion en solution s’entoure d’un certain nombre de molécules de

solvant  Hydratation : solvatation quand le solvant est l’eau

Exemples d’hydratation : 4 molécules d’eau pour K+, 8 molécules d’eau pour Na+

Dissolution des gaz dans une solution aqueuse

Loi de HenryC = K p

C : cogazdissous

H gaz

gazdissous

×

nncentration du gaz dissous dans l’eau

K : constanH tte de Henry (fonction de la température et de la natuure du gaz)p : pression partielle du gaz au-desgaz ssus de la solution

Livre 1.indb 30 20/11/13 08:37

3131

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

Solutions et solutés en phase liquide

Définitions  Solution : mélange homogène en phase liquide de molécules et d’ions  Solvant : composant majoritaire

exemples : eau, plasma sanguin… Â Solutés : dissous en proportions faibles

exemples : oxygène, sucre, urée, électrolytes…

Les différents types de solutions  solution cristalloïde : solutés de petite taille (ions ou molécules neutres de quelques

dizaines d’atomes) Â solution macromoléculaire : solutés de masse moléculaire élevée (plus de 103 g · mol–1) Â suspension : solution non homogène contenant des « agrégats moléculaires » de masse

faible au niveau microscopique mais ne sédimentant pas  états colloïdaux : états intermédiaires entre la solution macromoléculaire et la suspension  solution idéale : les forces entre molécules de solvant ne sont pratiquement pas

modifiées par la présence de molécules de soluté. C’est le cas généralement des solutions ayant de très faibles concentrations de soluté.

Livre 1.indb 31 20/11/13 08:37

3232

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Modes d’expression des concentrations des solutions

 Chaque molécule ou ion de soluté constitue une « unité cinétique »  Une « osmole » (osm) représente un nombre d’unités cinétiques égal au nombre

d’Avogadro AV 1 osm = AV unités cinétiques ; AV = 6,02 · 1023

 Nombre d’osmoles de solutés présentes dans la solution après dissociation

n = C 1+ (n 1)C : concentration molaire du sol

osm [ – ]auuté

n : nombre d’entités libérées lors de la dissociiation: coefficient de dissociationa

 En biologie et médecine : solvant = eau 1 kg d’eau contient (1 000/18) moles d’eau, soit 55,556 moles d’eau, et occupe

approximativement un volume de 1 litre d’eau. La concentration molale est parfois exprimée en mol/litre d’eau alors qu’on devrait l’exprimer en mol/kg d’eau.

Mesure Unité SISous-unités

usuelles

Concentration pondérale Masse de soluté par unité de volume de la solution

kg · m–3 g · L–1, ng · mL–1

Fraction massique(titre)

Rapport de la masse de soluté par unité de masse de la solution

en %

Concentration molaire(molarité)

Nombre de moles de soluté par unité de volume de solution

mol · m–3 mmol · L–1

Concentration molale(molalité)

Nombre de moles de soluté par unité de masse de solvant

mol · kg–1 mmol · L–1 d’eau

Concentration osmolaire(osmolarité)

Nombre d’osmoles par unité de volume de solution

osm · m–3 mOsm · L–1

Concentration osmolale(osmolalité)

Nombre d’osmoles par unité de masse de solvant

osm · kg–1 mOsm · L–1 d’eau

Concentration équivalente Nombre de moles de charges élémentaires, positives ou négatives, par unité de volume de la solution

Eq · m–3 mEq · L–1

Livre 1.indb 32 20/11/13 08:37

3333

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

Cryoscopie et ébulliométrie des solutions aqueuses

Cryoscopie  Abaissement de la température de congélation d’une solution aqueuse par rapport à

celle de l’eau pure

Loi de Raoult= K (solution idéale très diluée)Dq w

DDq : delta cryoscopique = abaissement de la tempéraatureK = –1,86 K osm : constante cryoscopique d–1⋅ ee l’eau

: osmolalité de la solutionw

 Cas du plasma sanguin normal (solution non idéale) :

Dq = – 0,54 °C

ÉbulliométrieÉlévation DTébull du point d’ébullition d’une solution aqueuse par rapport à celle de l’eau pure

DT = K (solution idéale très diluée)ébul ébull × w

KK = 0,51K osm : constante d’ébullioméébull–1⋅ ttrie de l’eau

: osmolalité de la solutionw

Livre 1.indb 33 20/11/13 08:37

3434

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Acidité des solutions ioniques

Définition du pH d’une solution

pH = –log H

neutralité acidobasique (à 210

+mol / L[ ]

55 °C) : H = H = 10 mol/L pH = 7solut

+ – – 7[ ] [ ]O ⇒iion acide pH < 7 ; solution basique pH > 7

L’eau pure  Réaction d’autoprotolyse : l’eau pure contient des ions oxonium H3O

+ H2O + H2O = HO–

(aq) + H3O+

(aq) à 25 °C, [HO–]éq = [H3O

+]éq = 10–7 mol · L–1

 La constante d’équilibre de la réaction (produit ionique de l’eau) est indépendante de la présence d’autres substances dissoutes, mais dépend de la température

à 25 °C, Ke = [HO–]éq × [H3O+]éq = 10–14

Dissolution des acides

AH + H2O → H3O+ + A–

KA = [A–] [H3O

+][AH]

KA : constante de dissociation de l’acide AH KA : constante d’acidité du couple acide-base AH/A–

pKA = – log10KA

Acide fortDissociation totale

pH d un acide fort pH Cmol L’ : log /= − 10

condition d’application : solutions diluées C < 10–2 mol · L–1

Acide faibleDissociation partielle d’un acide faible AH : A– base conjuguée de l’acide AH

pH d’un acide faible : pH = 12

pK – log CA 10 mol/L( )

Conditions d’application : – solutions diluées C < 10–2 mol · L–1 – acide peu dissocié a < 10–1

Livre 1.indb 34 20/11/13 08:37

3535

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

Basicité des solutions ioniques

Dissolution des bases

B + H O BH + OH

K = BH OHB

K : constante d

2+ –

B

+ –

B

�

[ ] [ ][ ]

ee basicité du couple acide-base BH /BpK = –

+

B log K10 B

pH d’une base forte : pH = 14 + log C10 mol/L

condition d’application : solutions diluées C < 10–2 mol/L

pH d’une base faible : pH = 7 + 1

2pK + 1

2log CA 10 mol/L

conditions d’application : – solutions diluées C < 10–2 mol/L – base peu dissociée a < 10–1

Systèmes tamponsSystème tampon : mélange en solution d’un acide faible AH et de sa base conjuguée, dans des proportions du même ordre de grandeur (dans un rapport de 0,1 à 10). La variation de pH, induite par l’apport d’une solution de base ou d’acide, est beaucoup plus faible dans le système tampon que dans l’eau pure.

K = [A ] [H ][AH]

pH = pK + logc

A

– +

A 10A–

cAH

Le pouvoir tampon est maximum à la demi-équivalence, quand [A–] = [AH]. On a alors pH = pKA

Livre 1.indb 35 20/11/13 08:37

3636

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Les compartiments liquidiens de l’organisme

Eau totale• environ 60 % de la masse corporelle• pourcentage inférieur chez la femme• pourcentage inférieur chez la personne âgée• pourcentage supérieur chez le nourrisson

Liquide intracellulaire (LIC)  environ 2/3 de l’eau totale chez un adulte, 40 % de la masse corporelle  fortes variations de la composition suivant le type de cellules  osmolarité : de l’ordre de 300 mOsm/L  principal cation : K+

 autres cations : Na+, Mg++, Ca++

 principaux anions : protéines et phosphates organiques  autres anions : Cl–, HCO3

–

Liquide extracellulaire (LEC) Â environ 1/3 de l’eu totale, séparés par les parois des capillaires sanguins :

• secteur plasmatique : 7 % de l’eau totale (4 % de la masse corporelle)• secteur interstitiel : 28 % de l’eau totale (16 % de la masse corporelle)

 osmolarité : environ 300 mOsm/L  principal cation des compartiments plasmatique et interstitiel : le sodium Na+ (92 % des

cations du LEC) Â autres cations : K+, Ca++, Mg++

 principaux anions : Cl–, HCO3–

Liquides transcellulaires• environ 2 % de l’eau totale• liquide céphalo-rachidien• liquides des cavités séreuses

Définitions  Natrémie : concentration molaire de sodium par litre de plasma (valeur normale dans

l’organisme : environ 142 mmol/L) Â Protéinémie (ou protidémie) : concentration de protéines dans le plasma (normale

70 g/L environ) Â Hématocrite : rapport du volume occupé par les globules rouges sur le volume total du

sang (valeur normale : environ 45 %) Â Volémie : volume sanguin global

Livre 1.indb 36 20/11/13 08:37

3737

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

Méthode d’étude des compartiments hydriques : dilution d’un traceur

Dilution d’un traceur : Méthode d’étude des compartiments hydriques la plus utilisée

Définition d’un traceurSubstance non métabolisée, facilement détectable et mesurable, diffusant en principe uniquement dans le compartiment étudié.

Principe de la mesure du volume d’un compartiment liquidien  introduction d’une quantité connue (n moles) d’un traceur dans l’organisme  prélèvement d’un échantillon après que l’équilibre de diffusion du traceur soit atteint.  mesure de la concentration C du traceur dans l’échantillon prélevé  calcul du volume V du compartiment :

V = nC

Si le traceur est une substance endogène (existant dans l’organisme), il est nécessaire de marquer radio-activement le traceur introduit dans l’organisme pour la distinguer de la substance déjà présente dans l’organisme

Exemples de traceurs  pour la mesure du volume extracellulaire : mannitol, sulfate radioactif  pour la mesure du volume plasmatique : albumine radio-active  pour la mesure de l’eau totale de l’organisme : urée radio-active, eau radioactive,

antipyrine

Livre 1.indb 37 20/11/13 08:37

3838

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Physiopathologie de l’équilibre hydrosodé Perte isotonique en eau et en ions sodium

Perte de solution hypotonique

Les additions ou pertes d’eau ou de substances osmotiquement actives, essentiellement les ions sodium, affectent en premier lieu le milieu extracellulaire (EC)

Situation pathologique 1 : perte isotonique en eau et en ions sodiumPerte simultanée et proportionnelle d’eau et d’ions sodium

 origine : brûlures étendues, vomissements aigus, certaines insuffisances rénales

 conséquences : déshydratation extracellulaire isolée• milieu EC : déshydratation avec pression osmotique inchangée• pas de transport d’eau entre milieu intracellulaire (IC) et milieu EC• pas de modification du milieu IC

 signes biologiques :• natrémie normale car perte simultanée d’eau et d’ions sodium• hématocrite augmenté car perte d’eau (volume sanguin diminué) sans modification

du nombre de globules rouges dans le lit vasculaire • protéinémie augmentée (hyperprotéinémie) car perte d’eau (volume plasmatique

diminué) sans modification des protéines dans le lit vasculaire

 signes cliniques : perte de poids rapide, persistance du pli cutané (perte d’élasticité de la peau), hypotension artérielle

Situation pathologique 2 : perte de solution hypo-toniquePerte d’eau avec perte moindre d’ions sodium

 origine : diarrhée aigüe du nourrisson, sudation exagérée chez le nourrisson, insuffisance d’apport d’eau, certaines atteintes rénales

 conséquences : déshydratation globale (associant déshydratation EC et déshydratation IC)• milieu EC : déshydratation avec augmentation de la pression osmotique• transport d’eau du milieu IC vers le milieu EC, visant à rétablir l’équilibre isotonique

entre les deux compartiments• milieu IC : apparition d’une déshydratation

 signes biologiques :• hématocrite augmenté (liée à la déshydratation EC)• protéinémie augmentée (liée à la déshydratation EC)

Livre 1.indb 38 20/11/13 08:37

3939

Les solutions aqueuses et le milieu intérieur I

• natrémie augmentée ; la déshydratation IC correspond à une augmentation de la pression osmotique IC. Du fait de l’équilibre osmotique entre les deux compartiments, le compartiment EC est également hypertonique, et les ions Na+ représentant environ 90 % des cations extracellulaires, la natrémie est augmentée

Remarque : bien que l’ion sodium soit essentiellement extracellulaire, la natrémie donne des informations concernant le milieu intracellulaire : une hypernatrémie témoigne d’une déshydratation intracellulaire, une hyponatrémie d’une hyperhydratation intracellulaire

 signes cliniques : persistance du pli cutané, hypotension artérielle, soif, sécheresse des muqueuses (notamment au niveau de la face interne des joues)

Livre 1.indb 39 20/11/13 08:37

4040

La structure de la matière et le milieu intérieur I

Physiopathologie de l’équilibre hydrosodé Apport isotonique en eau et en ions sodium

Apport de solution hypo-tonique

Situation pathologique 3 : apport isotonique en eau et en ions sodiumIl s’agit d’un apport simultané et proportionnel d’eau et d’ions sodium

 origine : perfusion de soluté salé isotonique

 conséquences : il s’agit d’une hyperhydratation extracellulaire isolée• milieu extracellulaire : hyperhydratation avec pression osmotique inchangée• pas de transport d’eau entre milieu intracellulaire et milieu extracellulaire• pas de modification du milieu intracellulaire

 signes biologiques :• natrémie normale car apport simultané d’eau et d’ions sodium• hématocrite diminué • protéinémie diminuée (hypoprotéinémie)

 signes cliniques

• prise de poids rapide• œdèmes (augmentation du volume liquidien interstitiel)• augmentation de la pression artérielle pouvant aller jusqu’à une hypertension artérielle

Situation pathologique 4 : apport de solution hypotonique

Il s’agit d’un apport d’eau avec apport moindre d’ions sodium

 origine : perfusion d’une solution hypotonique

 conséquences :• milieu extracellulaire : hyperhydratation avec diminution de la pression osmotique• transport d’eau du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire, visant à rétablir

l’équilibre isotonique entre les deux compartiments• milieu intracellulaire : apparition d’une hyperhydratation• il s’agit d’une hyperhydratation globale (associant hyperhydratation extracellulaire et

hyperhydratation intracellulaire)

 signes biologiques :• hématocrite diminué (lié à l’hyperhydratation extracellulaire)• protéinémie diminuée (liée à l’hyperhydratation extracellulaire)• natrémie diminuée (liée à l’hyperhydratation intracellulaire)

Livre 1.indb 40 20/11/13 08:37

Index

Livre 1.indb 565 20/11/13 08:40

566566

Index

Aabsorbance et transmittance 335absorption 437

de photons 437accélérateur linéaire 445accommodation 376acide 34

faible 34fort 34

activation 123activité A 422acuité visuelle 377adhérence 175ADN 484aérosol 15agents de contraste en IRM 560aimant 551, 559aimantation

longitudinale 556transversale 556

alvéoles 197amétropie sphérique 378, 379amplificateur de luminance 47amplification 33amplitude

d’accommodation A 376de l’onde 291

angles de contact 163anions 98antenne 559antineutrino 419antiparticules 59antiquark 59aorte 190apoptose 486apport

hypertonique 42hypotonique 42isotonique 42

artéfact 518, 531, 559artère

élastique 193, 194, 195mixte 193musculo-élastique 194, 196

artérioleafférente 242efférente 242

arythmie 133astigmatisme 381

conforme à la règle 382hypermétropique composé 382hypermétropique simple 382irrégulier 381mixte 382myoptique composé 382myoptique simple 382non conforme à la règle 382régulier 381

atmosphère 143atome 401

d’hydrogène 403ATP 261atténuation 317autoprotolyse 34axe

de Bailey 131électrique du cœur 132

axone 117

Bbandelette optique 375bande passante 530bar 143barrette 517baryons 59base 35bâtonnets 374

Livre 1.indb 566 20/11/13 08:40

567567

Index

Becquerel 422Bel 316bobines de gradients 559bosons 58, 59bottom 59bouton synaptique 117bradycardie 133Bremsstrahlung 513Brewster 331brillance 504, 516

Ccapacité 78

calorifique 2vitale 197

capillaire 193péritubulaire 242

capillarité 163capsule de Bowman 242capture électronique 421capture K 421cations 98célérité 291, 349cellules

excitables 113musculaires 113nerveuses 113

centre optique 355césium 137 445chaîne tympano-ossiculaire 313chaleur 18chambre

d’ionisation 469urinaire 242

champ magnétique 97, 551champ visuel 375

changement d’état 16charge

électrique 73du fluide 14

charm 59chiasma 375chronaxie 115circulation

lymphatique 239pulmonaire 190sanguine 190systémique 190

clairance 243cobalt 60 445coefficien

d’absorption 317d’atténuation 317, 440Compton 442de dissociation 32de filt ation 237de friction moléculaire 219, 255de matérialisation 443de la membrane 236de perméabilité diffusive 235de réfl xion 234, 297de transmission 297global 444linéairelinéaire d’absorption 335massiquephotoélectrique 440

cœur 191, 192compartiment

hydrique 37liquidien 37

complexeqRs 125ventriculaire 133

Livre 1.indb 567 20/11/13 08:40

568568

Index

compliance 190compteur

Geiger-Muller 469proportionnel 469

concentration 32équivalente 32molaire (molarité) 32molale (molalité) 32osmolaire (osmolarité) 32osmolale (osmolalité) 32pondérale 32

condensateur 78condition

de Bragg 337de Gauss 351

conductance 114conductivité électrique 99cônes 374constante

radioactive 422de Rydberg 403spécifique du débit de dose 47de temps 103

constructiongéométrique d’une image 354d’image 357

contraction isovolumétrique 192contrainte de cisaillement 175contraste 505, 515convection 219, 225convergence 352, 356conversion interne 416coronaropathie 133couche

de demi-atténuation CDA 444lipidique 233

courant électrique 99courants transitoires 103création de paires 443cristal piézo-électrique 530

cryoscopie 33Curie 422curiethérapie 439, 483cut-off 234cycle cardiaque 124, 191

Ddébit

cardiaque 191convectif 222de dose 471, 473diffusif 222électrique à travers une surface 222de matière 221en moles de particules 221molaire (ou flux) molaire diffusif 22du solvant 221volumique 176

Debye 80décibel 316degré

d’amétropie 378, 379d’astigmatisme 381

demi-vie 422densité

convectif 222de courant 99de débit 221diffusif 222électrique 222linéique d’ionisation (DLI) 457molaire des noyaux d’hydrogène 558optique (DO) 516volumiquevolumique d’énergie 79

déplacement particulaire 314

Livre 1.indb 568 20/11/13 08:40

569569

Index

dépolarisation membranaire 116dérivation 125, 127

augmentées 128D1 129D2 et D3 129dipolaires frontales 129frontales 128précordiales 130unipolaires 128

détecteur 468, 470d’ionisation à gaz 469liquide 470à scintillationsolide 470

diamagnétisme 554diastole 191différence

de marche 300de phases 279

diffraction 299, 332d’électrons 299de neutrons 299des rayons X 299, 337

diffusion 219Compton 441de masse 220Raman 406Rayleigh 336, 406

dimensions 3dinitrophénol 261dioptre 351

sphérique 352dipôle

électrostatique 80magnétique 551

dissociation ionique 29distances focales 353Doppler

continu 533tissulaire 533

dose 474absorbée 471, 473efficace 47engagée 474équivalente 474létale 50 487létale moyenne 487

dosimétrie 467double effet Doppler 298, 533double transformée de Fourier 559down 59dualité onde-particule 60durée de vie 422dynamique (en dB) 532

Eeau 29

totale 36ébulliométrie 33écho 529

de spin 558écho-Doppler

à codage couleur 533pulsé 533

échographie 532mode A 531mode B 531

éclairement énergétique 472écrans renforçateurs 516effet

Auger 438cancérogène 491déterministe 489Donnan 239, 257Dopppler-Fizeau 298héréditaire 491photoélectrique 440Purkinje 374stochastique 491

Livre 1.indb 569 20/11/13 08:40

570570

Index

efficacité biologique relati e (EBR) 474Einthoven 126, 127éjection systolique 192élastance 165, 194électrocardiogramme 125électrolytes 99électron

Auger 416, 421, 440, 459, 460Compton 441

électronthérapie 439électronvolt 5électrophysiologie 121éléments figurés 18émission 437

alpha 418bêta moins 419bêta plus 420stimulée 334

emphysème 197émulsion 15endothélium 193énergie 18

cinétique 17, 278, 282électrostatique 75interne 18de liaison 415libre 20mécanique 278potentielle 75, 76, 80, 278, 282

enthalpie 20de Gibbs 20libre 20

entropie 20équation

de continuité 146, 221d’Euler 313de Nernst-Planck 256

équilibrede Donnan (ou Gibbs-Donnan) 257hydrosodé 38, 40

de régime 424séculaire 424de Starling 239

équipotentielles 77érythrocytes 189expiration 197exploration échographique 529, 531

Ffacteur de Landé 552Faraday 20fermions 59feuillet élémentaire 122fibre 19

cardiaque 125de collagène 193d’élastine 193musculaires 193myélinisée 117nerveuse 111optique 350

filt ation 219, 237glomérulaire 243

Fletcher-Munson 316fluence énergétique 47fluide 14

Newtonien 175parfait 146réel 175

fluorescence 416, 421, 438, 440, 459,460

fludiffusif transmembranaire 235électrodiffusif 256d’énergie 472d’entraînement 225molaire diffusif 225de solvant 236, 237transmembranaire

Livre 1.indb 570 20/11/13 08:40

571571

Index

forcede Coulomb 57de Debye 404électrostatique 73faible 58forte 57de freinage 175de frottement 219inter-atomiques 404de Keesom 404de Laplace 97de London 404de Newton 57nucléaire

foyer 353image 353objet 353principal 353

fraction massique (titre) 32free induction decay 559fréquence 279, 329

de Larmor 555propre 281du rythme cardiaque 133

Ggadolinium 560gain 530gamma-caméra 544gaz 143

parfait 17, 143réel 17

globule blanc 189globule rouge 189, 241gluons 59Goldman 258Goldman-Hodgkin-Katz 258gradient

de champ 559de pression hydrostatique 225

grandissement transversal 354gravitation 57graviton 57Gray 471grossissement commercial de la loupe

360

Hharmoniques 279hauteur d’un son 313Heisenberg 61hématies 189hématocrite 36, 189Higgs 59hydratation 30hydrostatique 143hypermétropie 379hyperopie 379hyperprotéinémie 38hyperson 313hypertrophie ventriculaire 132

Iimage 351, 358, 359

numérique 505radiante 515réelle 351virtuelle 351

imagerieanalogique 503Doppler 533par émission 503médicale 445numérique 504

Livre 1.indb 571 20/11/13 08:40

572572

Index

par réfl xion 503scintigraphique 483, 503, 543tomographique 503par transmission 503

impédance 293acoustique 293

influmyocardique 124nerveux 115, 117

infra-rouge (IR) 330infrason 313inspiration 197intensité

acoustique 315du courant 99d’une onde 293du rayonnement 472

interactionfaible 58forte 57

interférence 300ionisation(s) 459, 460

en cascade 458irradiation

externe 467, 483interne 467, 483partielle aigüe 489totale aigüe 489

KKelvin 17Kerma 471

Llaser 334latitude de mise au point 361

lentille 356convergente 358correctrice 378, 379divergente 359mince 355mince convergente 355mince divergente 355sphérique 381

leptons 59lésion du muscle cardiaque 133leucocytes 189levier hydraulique 144libre parcours moyen 444ligne

de champ 77de courant 146

liquide 143extracellulaire 36intracellulaire 36transcellulaire 36

loide Beer-Lambert 335, 514de Bloch 557de Bragg et Pierce 440de conservation 282de Coulomb 73de Dalton 17de Henry 30de Hooke 165de Jurin 163de Kirchhoff 101de Laplace 164des mailles 101des nœuds 101d’Ohm 99de Poiseuille 177de Raoult 33de Snell-Descartes 349de Stefan 333de Wien 333

Livre 1.indb 572 20/11/13 08:40

573573

Index

longueur d’onde 5, 291, 329loupe 360lumière visible 330, 374

Mmagnétisme 552, 554magnéton de Bohr 552mammographie 512marqueur 543masse molaire 7masse volumique 29matérialisation 443média 193membrane 234

basilaire 313biologique 233biologiques 235dialysante 234glomérulaire 242idéale 234idéale semi-perméable 234partiellement perméables 235perméable 234

mésomorphe 15mésons 59MeV/c2 4micro-ondes 330microscope optique 361migration 219milieu

extracellulaire 122ferromagnétique 554intracellulaire 122

mobilitéélectrique 98, 225, 255mécanique 225

modèlecellulaire 487en couches du noyau 416

d’Einthoven 126modulation d’amplitude 295module d’Young 165molécule diatomique 405moment

cinétique 62dipolaire 29, 80intrinsèque 402, 552magnétiquenucléaire 553orbital 62, 402, 552

mort cellulaire 489mousse 15muon 59muscle cardiaque 124myopie 378

Nnatrémie 36nerf

cochléaire 313optique 375

neurone 115neutrino 59, 420niveau

d’énergie 401, 403moléculaire 405sonore 316

niveaux de gris 516nœuds de vibration 296nombre

angulaire 5, 329de masse 415d’onde 329quantique magnétique orbital 402de Reynolds 180

noyau 415fils 42fils insta le 424

Livre 1.indb 573 20/11/13 08:40

574574

Index

fils sta le 423père 423radioactifs 415

numéro atomique 415

Oobjectif 361objet 351

réel 351virtuel 351

octave 313oculaire 361œdème 240œil 373

emmétrope 373réduit de Listing 373

onde 291acoustique 313électromagnétique 329de gravité 299longitudinale 292P 125progressive sinusoïdale 291réfléchie 29sonore 313stationnaire 296T 125transmise 297transversale 292

opposition de phase 279oreillette 125, 126, 190oscillateur

harmonique 279, 281amorti 283

oscillation forcée 283osmolalité 236osmolarité efficace 24osmole 32

osmose 236ouabaïne 261oxygen enhancement ratio 484

Pparadoxe hydrostatique 144paramagnétisme 554parois artérielles 193particule

alpha 460de fluide 14messagère 57

partiels 318Pascal 143période 279, 329, 422

propre 281spatiale 291temporelle 291

perméabilitéhydraulique 236, 238membranaire 116

permittivité 73diélectrique 29du vide 73

pertede charge par unité de longueur 177hypertonique 42hypotonique 42isotonique 38, 42

pH d’une solution 34phospholipides 233photomultiplicateur 470photon 57, 60physiopathologie 38, 40physique quantique 55pions 57pitch 518Planck 60plan de coupe 517

Livre 1.indb 574 20/11/13 08:40

575575

Index

plasma 33, 189pointe de potentiel 115Poiseuille 219polarisation 331

circulaire 331elliptique 331d’une membrane 113rectiligne 331

polaroïds 331pompe

électrogène 261Na+-K+ 261

porosité de la membrane 234portée des forces 57porteurs de charge 98positions de Gauss 82positon 443, 459post-potentiels 115potentiel 76, 122

d’action 115, 117, 125chimique 20, 220électrochimique 20électrostatique 76d’équilibre 114membranaire 113de Nernst 114de repos 113

précession de Larmor 555première loi de Fick 223premier principe de la thermodynamique

18pré-potentiel 115presbytie 376pression

acoustique 313, 314artérielle 145diastolique 145hydrostatique 143oncotique 239osmotique 236

systolique 145transmurale 195

principe de Fermat 349produit

de contraste 515ionique 29de l’eau 34

profondeurde champ 532d’exploration 531

protéinémie 36protéines membranaires 233protonthérapie 439proximité 376puissance 277, 293, 352, 356

acoustique 315du dioptre sphérique 352instantanée 315intrinsèque 360de la loupe 360du microscope 361

pulsation 279, 329propre 281

punctum proximum PP 376punctum remotum PR 376Purkinje 125

Qquadrature de phase 279quarks 59

Rrad 471radicaux libres 484radioactivité

bêta moins 419bêta plus 420

Livre 1.indb 575 20/11/13 08:40

576576

Index

radiodiagnostic 483radioélément 415radiofréquence 330radiographie

des os 512du thorax 512

radiologie standard 516radiolyse de l’eau 484radionucléide 415radio-pharmaceutique 543radiosensibilité 486, 488

d’un tissu 488radiothérapie 445, 467, 483radiotraceur 543rapport

de Donnan 257gyromagnétique 552signal sur bruit 504

rayoncosmique 330dur 513, 514gamma 330intermédiaire 513, 514mou 513, 514X 511

rayonnementdu corps noir 333gamma 416ionisant 439, 467thermique 333

réfl xion 349réfraction 350régime

laminaire 180turbulent 180

relationde conjugaison 352, 356de De Broglie 60

d’Einstein 223de Heisenberg 61de Planck-Einstein 60

relaxationde l’aimantation 557isovolumétrique 192spin-réseau 557spin-spin 557

rendement 512réparations

de l’ADN 486fautives 485fidèles 48

réseauartériel 190capillaire 190veineux 190

résistancehydraulique 178, 179ohmique 100

résistivité 98résolution

axiale 532en intensité 504latérale 532spatiale 504

résonance 283magnétique nucléaire 556

respiration 197rétine 374rétroprojection 517rhéobase 115rhéofluidification 1

Ssang 189scanner

spiralé 518

Livre 1.indb 576 20/11/13 08:40

577577

Index

X 439, 517, 518scintigraphie 439seconde loi de Fick 224second principe de la thermodynamique

20série

de Balmer 403de Lyman 403

Sievert 474sol 15solénoïde circulaire 551soluté 31solution 31

cristalloïde 31hypo-tonique 38idéale 31macromoléculaire 31

solvant 31solvatation 30solvent drag 225soma 117son

complexe 318pur 318

sondes ultrasonores 530spectre 280

d’émission 403spectroscopie d’absorption 335sphygmomanomètre 145spin 62, 402stigmatisme 351stimulus 115strange 59substances ferromagnétiques 560surfactant pulmonaire 197suspension 31synoviorthèse isotopique 483système international d’unités 3, 4système optique 351systole 191

Ttaches de Laüe 337tachycardie 133tampon 35tau 59taux de cisaillement 175taux de survie 487temps

d’écho 558longitudinale 557de relaxation 557de répétition 558transversale 557

temps mort 468tensiomètre 145tension

artérielle 145superficielle 16

Tesla 551théorème

de Bernoulli 146de Fourier 280de Pascal 144de Radon 517

tissumyocardique 124nodal 124

tomodensitométrie X 439, 517tomographie

à émission de positons 483par émission de positons 439, 545

tonicité 241tonneau de Pascal 144torr 143tracés électrocardiographiques 133traceur 37, 543transducteur 530transfert linéique d’énergie (TLE) (ou

TEL) 457

Livre 1.indb 577 20/11/13 08:40

578578

Index

transformationsadiabatiques 19isobares 19isochores 19isothermes 19thermodynamiques 19

transitions radioactives 417transport

actif 114, 261électrodiffusif 114facilité 259passif 255, 256

travail 18, 277moteur 277résistant 277

trous 98truth 59tube

de Coolidge 511radiogène 512, 514

tubule rénal 242tympan de l’oreille 313

Uultrafilt at 242ultrasons 313, 529ultra-violet (UV) 330unité 4

Hounsfield 51de masse atomique 4de pression 143spéciale 6usuelle 5

up 59urine primitive 242

Vvaisseaux 193Van der Waals 17vecteur

cardiaque 126, 127d’onde 292position 292

vectocardiogramme 126ventilation pulmonaire 197ventres de vibration 296ventricule 125, 126, 190vergence 352, 356vibration

fondamentale 280périodique 279

viscosité 175vision

photopique 374scotopique 374

vitesseparticulaire 314de vibration 313

voies optiques 375volémie 36volume

télédiastolique 191télésystolique 191

voxel 504

YYukawa 57

Zzone de vision distincte 376

Livre 1.indb 578 20/11/13 08:40

• De nombreux exercices et QCM corrigés et expliqués• Strictement conforme au programme de l’UE3• De nombreux schémas • Une mise en valeur des éléments à retenir

Fiches de révision

et QCM

Cet ouvrage recouvre tout le programme de Physique et de Biophysique de l’unité d’enseignement UE3.

Il permet de répondre à des questions de cours ou facilite la résolution d’exercices, à partir de 226 fiches de révision, chacune d’entre elles correspondant àdes mots-clefs du programme de physique ou de biophysique.

De nombreuses QCM, avec leurs solutions détaillées, permettent aussi à l’étu-diant de vérifier ses connaissances et la compréhension de chaque thématique.

Pierre Peretti est professeur émérite à la faculté des sciences fondamentaleset biomédicales de l'Université Paris-Descartes (Sorbonne Paris Cité).

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