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II)Masse et volume de l’air

Objectifs:

Montrer que l'air est compressible

Montrer que l'air à une masse

Mesurer un volume, une masse

Maitriser les unités de masse et de volume et les associer au grandeurs correspondantes

Connaitre l'ordre de grandeur de la masse d'un litre d'air dans les conditions usuelles de température et de pression

 

L'air emprisonné dans les semelles de certaines chaussures joue le rôle d'amortisseur. Pourquoi ?

1) Le volume de l'air

Proposons une expérience pour montrer que l' air est élastique (rédigeons le protocole de cette expérience)

 

 

 

On emprisonne de l'air dans une seringue

Lorsque l'on pousse le piston, le volume d'air diminue

L'air est compressible

Lorsque l'on lâche le piston il reprend sa position initiale.

L'air est élastique

L'air se comporte comme un ressort c'est pourquoi on trouve de l'air dans les chaussures de sport

Le volume de l'air est variable. On dit qu'un gaz n'a pas de volume propre.

2) La pression de l’air

La pression de l'air qui nous entoure est appelée Pression Atmosphérique.

On la mesure à l'aide d'un baromètre. l'unité de pression atmosphérique est l'hectopascal (hPa)

La pression atmosphérique varie, au cours du temps, selon le lieu et l'altitude à laquelle on se trouve. 

Elle est d'environ 1000 hectopascals au niveau de la mer. Elle diminue avec l'altitude       

 

Une courbe isobare est une ligne passant par tous les points à la même pression atmosphérique.

 

Un anticyclone est un centre de haute pression atmosphérique.

 

Une dépression est un centre de basse pression atmosphérique

Pour mesurer la pression d’un gaz  emprisonné dans un récipient on utilise un manomètre. L’unité utilisée pour mesurer la pression du gaz est le pascal (Pa)

On réalise l’expérience suivante 

On relie l’extrémité d’une seringue à un manomètre à aiguille. On enfonce le piston et on note pour différentes positions du piston la pression indiquée par le manomètre

 

 

V en mL

  P en hPa  

 
Piston tiré  50 700 L’air est détendu
Piston libre 40 1013  
Piston enfoncé 30 1800 L’air est comprimé
  20 2500  
       

Lorsque le piston est libre, la pression de l’air emprisonné est égale à la pression atmosphérique   

Lorsque l'on diminue le volume de l'air emprisonné sa pression  augmente. On dit que l’air est comprimé.

Lorsque l’on augmente le volume de l'air emprisonné sa  pression diminue. On dit que l’air est détendu.

A température constante, le volume et la pression d’une masse de gaz varient en sens inverse.

L’air est compressible et élastique.

3) L’air a une masse

Comment déterminer la masse d'un litre d'air

Proposons une expérience  

On pèse un ballon bien gonflé

 

 

M1= 432 g

On laisse échapper  1,5 L d’air

 

puis on pèse à nouveau le ballon

 

M2= 430 g

M1-M2= 2 g

Nous avons laissé échappé 2 g d’air. La masse de 1,5L d’air est de 2 g.

Calculons la masse d’un litre d’air

      M =  2 / 1, 5 =  1, 3g

Ce résultat est n’est pas très précis car nous avons fait la mesure avec une petite quantité d’air.

La masse d'un litre d'air est voisine de 1, 3 g dans des conditions de pression et de température usuelles

5)Activité documentaire p 34

 

 

6) Exercice 15 et 18  p 36

 

Voir fiche méthode p 22 Exploiter un graphique.

  Le produit PV est constant on en déduit que le volume et la pression sont inversement proportionnels