TP SP6 PROPRIETES DES GAZ

TP SP6
PROPRIETES DES GAZ - NOTION DE PRESSION
OBJECTIFS:

Savoir décrire un gaz à l’état microscopique

Savoir que la pression dépend de la surface sur laquelle la force est appliquée

Savoir comment varient les paramètres pression, volume, quantité d’un gaz en fonction des
autres
Comment peut-on prévoir le volume occupé par l’air dans les poumons d’un plongeur lorsqu’il atteint une profondeur donnée ?
Comment peut-on prévenir les accidents de plongée ?
I.
DESCRIPTION MICROSCOPIQUE D’UN GAZ
A l’aide d’un simulateur, étudions le comportement d’un gaz à l’échelle microscopique afin d’en faire le lien avec les grandeurs
macroscopiques. Ouvrir la page : gaz.htm
1. Simulation n°1 : Mouvement des particules d’un gaz
a. Manipulations :
 Régler les paramètres suivants afin de réaliser la première simulation :
Température : 100 K
paroi : Une case
1 type de particule : diazote
Nbre de particule : 50
 Lancer la simulation et observer.
b. Questions :
1) Comment se déplacent les molécules ? Dans quel cas une molécule change-t-elle de direction ?
2)
Résumer les observations faites en utilisant les mots clefs suivants : molécules, gaz, mouvement, rapide, choc, ligne
droite, obstacle, incessant, désordonné.
2. Simulation n°2 : Pression d’un gaz
a. Manipulation :
Introduire une paroi mobile et réaliser successivement les simulations suivantes en libérant à chaque fois la paroi.
(La paroi peut être positionnée le long d’un axe allant de 0 à 1)
1)
Case de gauche
Case de droite
Position de la paroi
Cas 1
50 molécules N2
0 molécule
0,5 (milieu)
Cas 2
50 molécules N2
50 molécules N2
0,5
Cas 3
50 molécules N2
50 molécules O2
0,5
Cas 4
50 molécules N2
50 molécules O2
0,2
b. Questions :
Dans chaque cas, que se passe-t-il quand on libère la paroi mobile ?
2)
Pourquoi dans le cas n°1, la paroi se déplace-t-elle ?
3)
Que peut-on conclure en comparant le cas 2 et 3 ?
4)
L’action mécanique due aux chocs des molécules d’un gaz sur les parois est
modélisée à l’échelle macroscopique par une force pressante s’exerçant sur le
milieu de la paroi. Représenter les deux forces
et
exercées par les deux
gaz 1 et 2 dans le cas n°3 :
5)
Gaz 1
Gaz 2
La pression d’un gaz est définie comme le quotient de la valeur de la force pressante par l’aire de la paroi : P =
Comparer la pression de part et d’autre de la paroi.
6)
Quel(s) cas illustre(nt) la loi d’Avogadro Ampère suivante : « des quantités de matières identiques de gaz différents
pris dans les mêmes conditions de température et de pression, occupent le même volume » ?
3. Simulation n°3 : Un gaz est expansible
Réaliser la simulation suivante :
Case de gauche
Case de droite
paroi
50 molécules de N2
50 molécules de H2
trouée
Pourquoi dit-on qu’un gaz est expansible ?
II.



LA LOI DE BOYLE - MARIOTTE
1. Manipulations
Ouvrir le logiciel Avogadro
Maintenir la quantité de gaz (n= 2,00.10-3mol) et la température (T = 20°C) constantes.
Pour les différents volumes de la seringue figurant dans le tableau suivant, relever la valeur de la pression du gaz :
V (mL)
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
P (bar)
1/V (mL-1)
1)
Remplir la dernière ligne du tableau (1/V).
Ouvrir le logiciel Latis Pro. Dans le tableau, créer les deux variable P et E=1/V et recopier les valeurs du tableau.
Créer le graphe P = f(E) en fenêtre n°1 en faisant glisser la variable P sur l’axe des ordonnées et la variable E sur
l’axe des abscisses.
2. Interprétation :
Que pensez-vous de la courbe obtenue ? En la prolongeant semblerait-elle passer par l’origine ?
2)
Que peut-on en conclure pour les deux grandeurs P et 1/V ?
3)
Donner une relation mathématique reliant P et V .



4)
Compléter l’énoncé de la loi de Boyle – Mariotte :
A ………………………………………… et …………………………………..….. de gaz données, le produit de la pression P par le volume V du
gaz est …………………………………………………………
P × V = …………………………..
5) Comment évolue le volume d’air enfermé dans les poumons d’un plongeur quand il descend en apnée vers les
profondeurs ?
III.
APPLICATION : LA SURPRESSION PULMONAIRE
1. Document : Pourquoi faut-il souffler en remontant ?
Dans une bouteille de plongée, l’air est stocké sous grande pression. Le détendeur permet au plongeur de respirer de l’air à la
même pression que celle de l’eau qui l’entoure. A 10 m de profondeur, cette pression est deux fois plus importante que la
pression de l’air à la surface.
Lorsque le plongeur remonte à la surface, la pression diminue. Suivant la loi de Boyle-Mariotte, la diminution de pression
s’accompagne d’une augmentation du volume de l’air contenu dans ses poumons. Si le plongeur bloque sa respiration lors de la
remontée, l’air continu à se dilater jusqu’à atteindre la limite d’élasticité des poumons. Il est donc dangereux de bloquer sa
respiration lors de la remontée
2. Questions
1) Expliquer que « la diminution de pression s’accompagne d’une augmentation du volume de l’air contenu dans ses
poumons »
2)
A 10 m de profondeur, une quantité d’air donnée occupe un volume de 3,0 L. Quel volume occupe cette même quantité
d’air lorsqu’elle arrive à la surface ?
3)
Expliquer la phrase soulignée dans le texte