L’air qui nous on tour Encadré par : Travaille réalisé par : ● El-mhaououar Mohammed ● Pr. Saïd Achamlale ● Chaari Mohammed ● Mahi Ayoub Année de Formation 2020/2021 ● Plan Contenu du thème dans les instructions officielles de physique chimie au collège et Lycée I. Expériences de mise en évidence de l’air I.1) Situation problème : La bouteille est-elle vraiment vide ou non ? I.2) Expériences Expérience 1: Une bouteille «Vide à l'œil nu», sans bouchon, est immergée et inclinée dans l’eau. Nous pouvons voir des bulles d’air qui s’échappent et remontent à la surface libre d’eau. I.2) Expériences 2 1 Expérience 2: Bouteille en plastique fermée par un ballon de bauduche Quand nous écrasons la bouteille : 1 Le ballon se gonfle. Quand nous relâchons la pression : 2 La bouteille reprend sa forme initiale et le ballon se dégonfle. I.2) Expériences Béchère remplie d’eau Expérience 3 : La bouteille sans fond avec un bouchon percé, est plongée dans l’eau. Si nous mettons un doigt ou la joue au dessus du petit trou Nous sentons de l’air. I.3) Interprétation des résultats Expérience 1 : Expérience 2 : Expérience 3 : • L’eau rentre dans la bouteille et chasse l’air qui y est déjà. • L’air, étant une masse volumique inférieur à celui de l’eau, remonte (sous forme des bulles) à la surface libre d’eau. • En pressant la bouteille, l’air qui y est présent, est « poussé » dans le ballon. • Quand la bouteille reprend sa forme initiale, l’air « revient » dans la bouteille et le ballon se dégonfle. • L’eau pousse l’air qui est dans la bouteille, et celui-ci sort par le petit trou du bouchon. Nous pouvons donc sentir sur la peau, l’air qui s’échappe de la bouteille. I.4) Conclusion • • L'air est un gaz incolore, insipide, inodore et qui n'existe pas sous une forme spécifique.. L'air est d'une grande importance car il entoure le globe de la terre et forme une croûte appelée atmosphère. Reste la question, quelle est cette atmosphère ? et quels sont ses composants les plus importants ? II. Expériences montrant la composition de l’air II.1) Expériences : Nous prenons une bouteille pleine d'eau, puis la mettons au réfrigérateur, après un certain temps, sortons la bouteille du réfrigérateur. Après quelques instants Flacon après l'avoir sorti du réfrigérateur Flacon avant de le mettre au réfrigérateur On Remarque la formation de rosée sur les côtés extérieurs de la bouteille II.2) Expériences : Nous mettons une bougie allumée dans un bol rempli d'eau colorée Ensuite, nous mettons éprouvette graduée dessus. Après quelques instants On observe que la bougie s’éteint après quelques secondes et l’eau colorée monte dans l’éprouvette graduée et remplit environ 1/5 du volume de l’éprouvette. II.2) Expériences : Nous laissons une tasse conique d'eau de chaux pendant quelques jours dans l'air. Après quelques jours La fin de l'expérience Le début de l'expérience On remarque la formation d'un film blanc sur la surface libre de l'eau de chaux. II.3) Interprétation des résultats Expérience 1 : Des gouttes de rosée apparaissent sur les côtés extérieurs de la bouteille en raison de la • condensation de la vapeur d'eau présente dans l’air. L'air contient de la vapeur d'eau et sa présence varie d'une région à l'autre (humidité). Expérience 2 : L’eau monte dans l’éprouvette graduée pour prendre la place d’un gaz consommé par la • combustion de la bougie. Ce gaz est appelé : le dioxygène, son pourcentage en volume dans l’air vaut environ 21%. Expérience 3 L'apparition d'un film blanc sur la surface libre de l'eau de chaux indique la turbidité de •: sa surface en contact avec l’air. L'air contient du dioxyde de carbone. II.4) Conclusion L’air qui nous on tour est un mélange homogène composé essentiellement de : 78% du diazote. 21% du dioxygène. 1% d’autres gaz comme le vapeur d'eau et le dioxyde de carbone. III. COUCHES Atmosphériques et son rôle III.1) Situation problème : Par quoi la terre est-elle entourée ? Quel est le rôle de cette zone blanche qui entoure la terre ? III.2) Définition : L’atmosphère terrestre est une couche d’air qui entoure la terre sur une épaisseur moyenne de 800 Km environ. L’air de l’atmosphère se raréfie à mesure que l’altitude augmente. III.3) Activité documentaire : Ce document indique les quatre couches de gaz qui composent l’atmosphère : ● Troposphère : Son épaisseur d’environ 15 km. C’est la couche qui est en contact avec la terre. Sa température diminue avec l’altitude (17°C à -56°C). Elle contient 90% de la masse de l’air atmosphérique. C'est la couche où se produisent les phénomènes météorologiques (nuages, pluies,… etc). ● Stratosphère : Son épaisseur est d'environ 35 km. Sa température augmente avec l'altitude ( -56°C à 0°C). Cette couche ne contient aucun nuage. Cette couche est utilisée dans le domaine d’aviation. On trouve dans cette couche le gaz d’Ozone (O3), Elle absorbe la plus grande partie du rayonnement solaire ultraviolet (UV) dangereux pour les organismes. Elle a donc un rôle protecteur pour les êtres vivants. ● Mésosphère : Son épaisseur est d'environ 35 km. Sa température diminue avec l'altitude (de 0 °C à - 90 °C). La mésosphère est la couche la plus froide de l'atmosphère. Elle nous protège des météorites qui brulent. ● Thermosphère : Son épaisseur est d'environ 415 km. Sa température augmente avec l'altitude (-90°C à 1000°C). Dans cette couche, on trouve des vaisseaux spatiaux et des satellites artificiels en mouvement utilisés pour la télécommunication et la météorologie. IV. Notion de la pression et notion de la pression atmosphérique IV.1) Situation problème : Si on intègre trop d’air dans un ballon celui-ci explose ! À quoi est due cette explosion ? IV.2) Expérience 1 : L’air enfermé dans une seringue : IV.2) Expérience 1 : L’air enfermé dans une seringue : Piston placée à mi-course L’air On pousse le piston La pression de l’air interne augmente et repousse le piston vers la position initiale IV.2) Expérience 1 : L’air enfermé dans une seringue : L’air On tire le piston La pression de l’air interne diminue, le piston est repoussé par l’air externe vers sa position initiale IV.3) Expérience 2 : Gonfleur électrique Ballon La pression d'air à l'intérieur du ballon devient très fort ce qui entraine l’explosion du ballon. IV.4) Conclusion : ● Lorsqu’on pousse le piston, le volume de l’air diminue et sa pression augmente. ● Lorsqu’on tire le piston, le volume de l’air augmente et sa pression diminue. Tous les gaz comme l’air exercent une pression sur tous les corps avec lesquels ils sont en contact. IV.1) Situation problème : On remplit complètement un verre d’eau, puis on place un papier sur ce verre avant de le retourner. Pourquoi l’eau reste dans le verre et ne s’écoule pas ? IV.2) Interprétation : L’air exerce une poussée sur le papier L’air exerce une poussée sur le papier et empêche l’eau de s’échapper du verre, on appelle cette poussée la pression atmosphérique IV.2) Conclusion : La pression atmosphérique est la pression exercée par l’air de l’atmosphère sur tous les corps. V. Utilisation du manomètre et de baromètre V.1) Situation de démarche : Quel est l'appareil de mesure de la pression d’un gaz enfermé ? V.2) Définition : Le Manomètre V.3) Types de manomètres: Manomètres à aiguille V.3) Types de manomètres : Aiguille Graduations L’unité utilisée L'entrée du gaz V.3) Types de manomètres: Manomètres numériques V.4) L’utilisation du Manomètre : Manomètre gaz enfermé 2) Mesure de la pression d’un gaz enfermé • pour mesurer la pression d'un gaz enfermé dans un récipient, on utilise le Manomètre • On symbolise la pression par la lettre : P • Dans le système international l'unité de pression est le pascal, son symbole est Pa. • Il existe autres unités de pression: hectopascal (hPa) et le bar : Pa . hPa . . bar Pa . hPa . . bar Application : Convertir dans l'unité demandée : 100 1 hPa = ..................Pa 1 100000 Pa = ..................bar 1 bar = ................hPa 1000 Évaluation: Déterminer la valeur de la pression indiquée par l'aiguille de chaque manomètre: Le Manomètre 1: Le Manomètre 2: 1) La valeur du pression correspondant 1) La valeur du pression correspondant à une division à une division 2) La pression de gaz est: 2) La pression de gaz est: Quel est l'appareil de mesure de la pression atmosphérique ? Le baromètre. au niveau de la mer, la pression atmosphérique est en moyenne de 1013 hPa 1013 hPa Baromètre niveau de la mer Evangelista Torricelli (1608-1647) Physicien et mathématicien italien qui a inventé le 1er baromètre Expérience de Torricelli Le vide L o n g ue ur 1 m Tube en verre Mercure (Hg) Pression de l’air Pression de l’air 1013 hPa 1013 hPa h= 76 cm bassin plein de mercure h= 76 cm au niveau de la mer 1013 hPa = 76 cm-Hg Pression atmosphérique est l'altitude La pression atmosphérique diminue avec l’altitude niveau de la mer 2) Mesure de la pression atmosphérique. • Pour mesurer la pression atmosphérique, on utilise baromètre. • La valeur de la pression atmosphérique au niveau de la mer est d’environ 1013 hPa • On peut exprimer la pression atmosphérique en atmosphère (atm) ou en centimètre de mercure (Cm-Hg) : 1 atm = 1013 hPa = 76 cm-Hg Remarque : • La pression atmosphérique diminue lorsque l'altitude augmente. le Application en météorologies: comment déchiffrer cette carte pour prédire la météo ? Isobare: Une isobare et une ligne sur une carte qui relie des points de même pression atmosphérique Mesure des pressions atmosphérique : • Des baromètres sont placés a différents endroits géographiques • Ceux-ci mesure en permanence la valeur de la pression atmosphérique des endroits ou il se trouvent • Les valeurs des pressions sont envoyées dans les stations métérologiques les cartes isobares sont construites quel est le lien entre la pression atmosphérique et la météo ? Retenez ceci: • Lorsqu’on se trouve dans une zone ou la pression atmosphérique est inférieure a 1013 Hpa on est dan une zone de dépression .lorsqu’on se trouve dans une zone ou la pression atmosphérique est supérieure a 1013 Hpa on est dans une zone d’anticyclone Résumer: Nom de la zone dans laquelle on se trouve Temps qu’il y fait La pression atmosphérique est plus petite (inférieure) a 1013 HPa La pression atmosphérique est plus grande (supérieure) a 1013 HPa Une zone de dépression (D) Une zone d’anticyclone (A) Pression et force pressante 1. Le modèle microscopique Définitions : - Un modèle permet de représenter un phénomène ou une situation de manière schématique, il n’est pas la réalité mais permet de mieux la comprendre ; - Un fluide est un corps n’ayant pas de forme propre. La matière est constituée de particules (atomes, ions ou molécules) qui peuvent être sous différents états : - Dans les liquides et les gaz, les particules qui les constituent sont en mouvement perpétuel : c’est l’agitation thermique ; Au niveau microscopique, la pression d’un fluide (liquide ou gaz) correspond aux chocs des particules sur les parois du récipient qui les contient. 2. Le modèle macroscopique Lorsqu’un objet appuie sur un autre, l’action qu’exerce cet objet peut être modélisée par une force appelée force pressante. On appelle force pressante la modélisation de l’action mécanique de contact exercée par un solide ou un fluide sur la surface d’un corps. caractéristiques Les caractéristiques d’une force pressante agissant sur une surface sont : - Point d’application : centre de la surface de contact ; - Direction : perpendiculaire à la surface pressée ; - Sens : du milieu/objet qui agit vers la surface pressée ; - Intensité : la valeur de l’intensité de la force pressante s’exprime en newton (N) et se mesure à l’aide d’un dynamomètre. Quelques valeurs moyennes pour l’air d’une classe : - Vitesse moyenne des molécules : 300 m.s–1; - Nombre de chocs par molécule et par seconde : 4×109 ; - Distance moyenne parcourue entre deux chocs : 0,08 µm. 3.Pression d’un gaz La pression d’un fluide correspond à la force pressante F qu’exerce ce fluide sur une surface donnée, d’aire S, d’une paroi. Elle se note P et s’exprime, dans le Système International d’unités, en pascal (symbole : Pa) : F P= S F force pressante (en N) S aire (en m2 ) P pression (en Pa ou N/m2 ) Quelques matériaux au quotidien 1-introduction La voiture est constituée d’un grand nombre de pièces. Quels sont les matériaux qui interviennent à sa fabrication? • On utilise dans nos foyers, au laboratoire……. de nombreux objets fabriqués de matériaux aux propriétés variées. Quelle différence entre objet et matériau? Comment distinguer ces matériaux? 2- distinction entre objet et matériau 2-1 exemples Prenant des objets utilisés dans notre vie quotidienne et on cherche à savoir le(s) matériau(x) qui les constituent. éprouvette graduée L’objet Téléphone chaise bouteille 2-2 Conclusion. -un objet est un être physique possédant une forme géométrique bien définie, cet objet construit et nommé pour remplir une fonction bien déterminé. L’objet peut constituer par un ou plusieurs matériaux voir tableau ci-dessus. Un matériau désigne toute matière utilisée pour construire un objet . Exemple de matériaux Fer- plastique-verre- aluminium-………………….. 2-3 les familles de matériaux en se basant sur des critères et propriétés physiques et chimiques ,Les matériaux peuvent se classer en plusieurs familles et s’intéresse à trois familles. Les trois principales familles de matériaux sont: *Les métaux *Le verre *La plastique Remarque en plus des familles précédentes, On trouve parfois d’autres familles comme le céramique ,organique. 3-quelques propriétés des matériaux 3-1 les propriétés des métaux On peut citer plusieurs matériaux appartenant à la famille des métaux comme: le fer, le cuivre, l’aluminium ,l’argent, l’or,le zinc, l’étain…………….. Ils sont plus utilisés dans l’industrie. a) Conduction électrique. b) expérience - Conclusion les métaux ont la propriété de conduction électrique b) propriété magnétique Certains métaux comme le fer ou d’autre alliage métallique contenant le fer et le nickel subissent une attraction par l’aimant. - Conclusion Pour distinguer les différents métaux, on peut utiliser leurs propriétés physiques : couleur, conductivité électrique, propriété magnétiques, température de fusion et masse volumique. • Les métaux aussi sont imperméables ,opaques ,conducteurs thermiques, résistent au chocs…… 3-2 ) quelques propriétés du plastique. Le plastique est un matériau artificiel utilisé pour fabriquer des objets légers de différentes formes. a)identification de quelques types de plastique. *Par le logo de recyclage On peut distinguer le plastique utilisé pour l’emballage ( objets )par le logo de recyclage, Ce logo orné de trois flèches et un numéro. - - Test par flottabilté métaux verre Conducteurs Résistants Imperméable électriques et aux chocs s aux fluides Thermiques (Gaz et liquides) opaques Isolants Résistant imperméable aux actions chimiques Transparen Fragiles t et translucides Résistant aux actions chimique Sauf pour quelques élèments Ilya de plastique transparent ;;translucid e et opaque électrique Isolant électrique plastique imperméable malléables malléable
