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Cours sciences physiques, François EMOND – Classe de quatrième
Les propriétés de l’air
1. Généralités
L’air est un mélange de gaz compressibles et expansibles. Cela s’explique par le fait que dans un gaz les
molécules sont espacées les unes des autres.
A la compression, lorsqu’on appuie sur le piston, les molécules se rapprochent les unes des autres
jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’espace disponible : la compressibilité des gaz est limitée.
Lorsqu’on tire le piston le volume disponible augmente, les molécules occupent tout l’espace
accessible : on dit que les gaz sont expansibles.
compression
corps d’une
seringue
piston
mobile
expansion
gaz
2. La pression
A l’échelle microscopique les molécules des gaz (cela est également vrai pour les liquides) sont en
agitation permanente. Elles subissent des chocs entre elles et contre les parois.
On dit que le gaz exerce une pression sur son environnement.
On mesure la pression à l’aide d’un manomètre, l’unité de pression est le Pascal (Pa) dans le système
international d’unités.
Remarques :
-
On mesure la pression atmosphérique à l’aide d’un baromètre. La pression atmosphérique
« normale » au niveau de la mer vaut Patm = 1,013.105 Pa = 101300 Pa.
On utilise souvent « l’hectopascal » dans les bulletins météorologiques : 1 hPa (hectopascal) = 100 Pa.
Dans ces conditions Patm = 1,013.105 Pa = 101300 Pa = 1013 hPa.
-
Bien que l’unité légale de pression dans le système international soit le Pascal, on utilise
fréquemment le bar. On a la correspondance : 1 bar = 105 Pa.
Exemple : la pression de gonflage des pneus de voiture vaut environ 2,2 à 2,4 bars.
-
Si on augmente le volume occupé par une certaine quantité de gaz, la pression diminue.
Inversement, si on diminue le volume accessible au gaz, sa pression augmente.
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Cours sciences physiques, François EMOND – Classe de quatrième
3. Masse d’un gaz, exemple de l’air
Tous les gaz, comme les liquides et les solides, possèdent une masse. Expérimentalement on peut
déterminer la masse d’un gaz par « déplacement d’eau ». L’expérience consiste à mesurer la masse
d’un ballon avant et après l’avoir vidé de l’air qu’il contenait. Le volume d’air expulsé étant mesuré par
déplacement de l’eau contenue, par exemple, dans une éprouvette graduée.
éprouvette graduée
ballon rempli d’air
V = 230 mL
tuyau en caoutchouc
720,2 g
on vide partiellement
le ballon
cristallisoir rempli d’eau
masse initiale du ballon : m1 = 720,2 g
on récupère l’air expulsé du ballon
par la technique du « déplacement d’eau »
on place le ballon
sur la balance
719,9 g
masse finale du ballon : m2 = 719,9 g
masse de l’air expulsé : m = m1 – m2 = 720,2 - 719,9 = 0,3 g pour un volume V = 230 mL = 0,230 L.
ramenée à 1 L, la masse d’air correspondante vaut
1,3 g.
On trouve ainsi que, dans les conditions habituelles de température et de pression, la masse d’un litre
d’air vaut mair ≈ 1,3 g.
Remarque : cette valeur est environ 1000 fois plus faible que pour l’eau.
(pour 1 L d’eau, meau = 1000 g = 1 kg)
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