Les Sciences

Domaines des sciences La physique est l’étude de la matière et de se ses changements La Chimie examine la matière comme un ensemble d’atomes ou de molécules et la transformation de cette matière La biologie est l’étude des êtres vivants.

La physique La physique est la science de la matière et de l’énergie. Elle examine comment la matière se comporte en diverses circonstances et étudie les interactions entre la matière et l’énergie. Tous les objets de l’univers sont constitués de matière, et tout événement qui s’y produit, depuis l’explosion d’une étoile jusqu’au coup de pied dans un ballon de football, requiert de l’énergie. La physique recouvre un domaine très large.

Qu’est ce que la matière ? Tous ce que nous trouvons dans la nature, sous forme d’éléments chimiques ou de combinaisons, c’est-à-dire tout notre univers et nous - même, sommes de la matière.

Forces et mouvement Pétrissage de la pâte Forces et équilibre Etat de la matière / Energie thermique

L’acoustique L’électricité Le magnétisme

Etude de la chaleur La chaleur est une forme d’énergie, appelée énergie thermique La température d’un corps est le résultat du mouvement des particules (molécules) qui le constituent.

Les 3 états de la matière Solide Liquide gaz

Les solides, réalisés en certaines formes, gardent normalement les formes reçues, parce que les molécules qui les constituent sont fortement liées. Les liquides doivent être gardés dans des récipients, parce que leur molécules sont peu liées, et ils prennent la forme du récipient qui les contiennent . Les gaz se dilatent pour occuper toute la place disponible. Les molécule ne sont plus du tout liées.

Solidification congélation Liquéfaction / condensation Liquide Fusion Solidification congélation Liquéfaction / condensation Evaporation ébullition Gaz Solide Sublimation

1. Si nous laissons fondre un mélange d’eau et de glace, la température de ce liquide reste à 0°C jusqu’à ce que toute la glace soit fondue. Il en va de même lorsque l’eau gèle; la température ne s’abaissera en dessous de 0° C que lorsque toute l’eau sera gelée.

Une adjonction de sel au mélange eau - glace fait baisser la température en dessous de 0° C. Explication: pour que le sel passe de l’état solide à l’état liquide il à besoin de chaleur; il prélève l’énergie thermique dans le mélange eau - glace, donc refroidissement.

Lorsque l’eau bout, la température du liquide reste à environ 100°C jusqu’à ce que toute l’eau soit évaporée.

Une adjonction de sucre dans de l’eau qui bout fait monter la température de la solution bouillante à plus de 100°C

Cuisson et altitude.. Le changement d’état de la matière dépend de: Pression atmosphérique Le changement d’état de la matière dépend de: la chaleur (l’énergie thermique) la pression de l’air

70°C Règle : 300 m d’altitude de plus = 1° C en moins Mt Everest 8882 m 84°C Mt blanc 4807 m 97° C Château -d’oex 900 m 98.5°C Lausanne 450 m 100°C

Pour chauffer de l’eau à une température supérieure à 100°C, il faut exercer, en surface de l’eau, une pression supérieure à 1 bar. On peut y parvenir en chauffant l’eau dans un récipient hermétiquement fermé

Toute diminution de la valeur de cette pression entraîne un abaissement du point d’ébullition.

La distillation

Alambic

Dilatation thermique et mesure de température Exemple: dilatation du liquide (alcool ou mercure) utilisé dans les thermomètres pour mesurer la température La chaleur provoque la dilatation de la matière, par suite des mouvements plus rapides de leurs molécules. C’est-à-dire qu’ils augmentent de volume.

Anomalie de l’eau Lorsqu’on refroidit de l’eau, on observe que l’eau se contracte jusqu’à 4° C et se dilate ensuite jusqu’à 0° C. L’eau fait donc exception aux règles de la dilatation. l’eau est la plus lourde en fait à 4°C.

L’instrument de mesure de la température est le thermomètre. Unités de mesure La température est une mesure de l’intensité de la chaleur d’un corps, autrement dit, du degré d’agitation thermique. L’instrument de mesure de la température est le thermomètre. Dans la plupart des pays, la température est mesurée en degré Celsius. La température de fonte de la glace correspond à 0°C, et celle de l’ébullition de l’eau à 100°C. Entre ces deux points, l’échelle est divisée en cent parties égales, correspondant aux cent degrés. 100°C 0° C

212°F 373,15 K 100°C 80°R 273,15 K 0° C 0° R 32° F Celsius Réaumur Point d’ébullition de l’eau 212°F 373,15 K 100°C 80°R Point de congélation de l’eau 273,15 K 0° C 0° R 32° F Celsius Réaumur Fahrenheit Kelvin

Transmission de chaleur L’énergie thermique peut être transmise de quatre façons:

Convection La chaleur se répand dans les liquides et les gaz par ce qu’on appelle la « convection ». La flamme chauffe le fond de la casserole, l’eau qui touche le fond devient chaude. l’eau chaude étant plus légère que l’eau froide il se produit des courants appelés « de convection ».

Conduction Cette transmission de la chaleur s’effectue par le contact direct du produit avec la surface chauffée.

Rayonnement Les surfaces intérieures du four chauffées ou les corps de chauffe envoient directement des rayons chauds. Emission de la chaleur lorsque les rayons rencontrent le produit et le pénètrent.

Vibration de résonance (micro-ondes) La chaleur par le frottement. C’est l’utilisation de la propriété qui veut que la molécule d’eau et la molécule de combinaisons organique soient poussées à vibrer par des micro-ondes. Ces vibrations produisent de la chaleur par frottement entre les molécules, chaleur qui cuit les aliments.

Vibration de résonance (micro-ondes) Pour les produits de boulangerie, il ne peut pas se former de croûte, et la mie ne prend pas de couleur. Ceci doit être provoqué par une chaleur irradiante supplémentaire, les rayons infrarouges

Masse volumique A volume identique, tous les corps n’ont pas une masse (poids) identique. Pour un corps solide, le rapport entre le poids et le volume s’appelle: masse volumique et s’indique en kg/m3 ou kg/dm3

Exemple de différentes masses volumiques eau 1 kg /dm3 fer 7,860 kg /dm3 huile 0,920 kg/dm3 alcool 0,789 kg/ dm3 Mercure 13, 545 kg/dm3

Masse volumique Dans notre profession , nous utilisons la masse volumique pour déterminer la teneur en sucre d’une solution sucrée. Dans notre métier nous utilisons pour mesurer la concentration d’une solution, deux appareils soit: l’aréomètre Baumé et le réfractomètre.

Faible concentration de sucre, l’aréomètre Baumé s’enfonce Dans l’eau, l’aréomètre plonge jusqu’à la marque indiquant: 0° Bé (point d’étalonnage.) Faible concentration de sucre, l’aréomètre Baumé s’enfonce Grande concentration de sucre, L’aréomètre s’enfonce peu. Remarque : Comme la masse volumique dépend de la température (dilatation) la mesure doit s’effectuer à une mesure donnée. Pour l’aréomètre elle est de 15°C.

Exemple Un mix (fruits et sirop) à sorbet pèse 17° Bé Le sirop à glace pèse 30° Bé (à chaud) Le sirop à savarin pèse 18°-19° C (à chaud)

Le Réfractomètre Le réfractomètre est également un instrument de mesure servant dans notre métier à déterminer la teneur en sucre d’une solution. Par réfraction de la lumière il permet de mesurer la teneur en matière sèche dans une solution en degré Brix (par exemple le sucre dans un sirop). 10° Brix = 100 g de sucre par kg de solution 0°Brix correspond à de l’eau distillée ; l’échelle indique jusqu’à 50° Brix

Différents mélanges Une solution Une émulsion Une suspension sirop Eau + graisse émulsifiant ganache Une suspension Sauce à gâteaux

Une solution sirop Un mélange homogène formé d’un solvant et d’une substance dissoute (soluté) est une solution. (Homogène: on ne distingue pas les constituants même au microscope.) Exemples: Un mélange d’eau et de sucre est une solution. Un mélange d’eau et de sel et également une solution.

Concentration d’une solution L’eau a un pouvoir de dissolution du sucre limité, on parle alors de solution: insaturée saturée sursaturée une petite quantité de sucre dissoute dans l’eau. la quantité maximum de sucre que l’eau peut dissoudre. la quantité de sucre est supérieure à la capacité de dissolution de l’eau.

insaturée saturée sursaturée Sirop à savarin 1000 g sucre 1500 g eau 18 -19° Bé Sirop pour glace 1500 g sucre 250 g glucose 1000 g eau 29-30° Bé Sirop liqueur 2000 g sucre 400 g glucose 34 – 35° Bé

Cristallisation Lorsqu’elles passent de l’état liquide à l’état solide, différentes substances (sel, sucre) prennent des formes géométriques exactement définies. Elles forment des cristaux..

Cristallisation sirop sirop Si l’on évapore l’eau d’un sirop, on obtient une concentration de sucre plus élevée. Si cette concentration est suffisamment importante, le sirop se cristallise lors du refroidissement. Le processus est le même pour un glaçage au sucre. Exemples tirés de la pratique : - le glaçage au sucre blanchit - les macarons durcissent

Une émulsion Huile eau Les graisses et les huiles ne se dissolvent pas dans l’eau; Lorsqu’on les agite fortement avec de l’eau , ils forment en revanche une émulsion; c’est le principe de la sauce à salade.

émulsifiant Huile eau Une émulsion est formée de deux ou plusieurs liquides non miscibles dont l’un est finement réparti (dispersé) dans l’autre.

Une émulsion Les émulsions ne sont généralement pas stables. Après un certain temps, les deux liquides se séparent à nouveau. On peut stabiliser une émulsion en y ajoutant un émulsifiant.

émulsifiants 1) hydrosoluble 2) liposoluble Il s’agit la plupart du temps d’une substance qui possède une partie hydrophile (affinité avec l’eau) est une partie lipophile (affinité avec l’huile).

Lorsque l’eau est dispersée dans un corps gras, on parle d’émulsion eau/graisse, par exemple le beurre Lorsque l’huile est dispersé dans de l’eau on parle d’une émulsion graisse/eau, par exemple le lait

Les suspensions Si l’on agite de l’amidon avec de l’eau froide, cela froide donne un liquide trouble. Ce lait d’amidon est formé d’une multitude de grains d’amidon solides, indiscernables individuellement à l’oeil nu, qui sont dispersé dans l’eau. C’est une suspension.