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Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 1 L’HISTOIRE DE LA DECOUVERTE DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE
I. Lisez attentivement les textes ci-dessous :
II. Questions :
But :
Reconstituer l’historique de la découverte de l’atome. Pour cela vous découperez les documents encadrés ainsi que les dates et les
illustrations et vous les placerez dans l'ordre chronologique en vous aidant des textes que vous avez lus.
Texte 1 : "La nature a horreur du vide", disait-on à l'époque de Galilée.
La doctrine d'Aristote avait traversé les siècles… On pensait qu'il suffisait de faire le vide, en aspirant l'air contenu dans
un tuyau, pour élever l'eau d'un puits. Mais les fontainiers de
Florence étaient confrontés à un problème : ils étaient incapables de faire monter l'eau au delà d'une hauteur de 10
mètres. Ne parvenant pas à expliquer ce phénomène, ils
s'adressèrent à Galilée (1564 - 1642) en personne. En 1638, l'illustre physicien se rend sur les lieux, constate les faits,
reconnaît que la théorie d'Aristote a ses limites mais ne
propose pas d'explications convaincantes. Ce n'est que deux ans plus tard, en 1643, que le problème sera résolu par le
disciple de Galilée : Torricelli (1608 - 1647).
Texte 2 : Torricelli ne croit pas à la théorie d'Aristote (l'horreur du vide). Il pense plutôt que c'est l'air, en poussant sur la surface de l'eau du puits, qui fait monter le liquide dans le tube.
Pour vérifier son hypothèse, Torricelli réalise une expérience avec du mercure 13,6 fois
plus dense que l'eau. Il remplit de mercure un tube d'un mètre de long scellé à l'une de ses extrémités, bouche avec un doigt l'autre extrémité puis retourne ce tube sur une cuve
contenant du mercure. Le niveau de mercure dans le tube baisse pour se stabiliser à
environ 76 cm au dessus de la surface de mercure de la cuve. Torricelli est alors convaincu que la poussée de l'air (la pression atmosphérique), s'exerçant sur le mercure
de la cuve compense le poids de la colonne de mercure, empêchant le tube de se vider.
L'élève de Galilée vient d'inventer un dispositif permettant de mesurer la pression atmosphérique par la hauteur d'une colonne de mercure. Le baromètre est né ! Au
niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 760 mm
de mercure.
Texte 3 :
A cette époque, Blaise Pascal (1623 - 1662) jeune physicien français, reproduit l'expérience de Torricelli. Le résultat lui suggère une hypothèse : si la hauteur de la colonne de mercure est liée à la pression atmosphérique, alors cette hauteur doit varier avec l'altitude. Pour vérifier son hypothèse, Pascal demande à son beau frère (F. Perrier) demeurant en Auvergne, de monter sur le Puy de Dôme avec un baromètre. La hauteur de mercure diminue au fur et à mesure que l'on s'élève en altitude. A la hauteur de 1000 m Perrier constate une baisse de 8 cm ! La pression atmosphérique ne vaut plus que 680 mm de mercure. En hommage à Pascal (qui a rédigé, par la suite, plusieurs ouvrages sur le vide et la pesanteur de l'air) on donnera son nom à l'unité légale de la pression (symbole Pa). Un multiple du Pascal est fréquemment utilisé, notamment en météorologie pour exprimer la valeur de la pression atmosphérique : l'hectopascal (hPa). Au niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 1013 hPa (équivalent à 760 mm Hg).
Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 2 CHRONOLOGIE DE LA DECOUVERTE DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE
But :
Dans la chronologie ci-dessous, reprenant le déroulement des découvertes ou expériences menées, barrez les cadres qui ne correspondent pas à la
réalité des faits ou qui ne traduisent pas le raisonnement suivi par les personnages.
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Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l’expérience en haut du Puy-de-Dôme à différentes altitudes pour confirmer que la pression de l’air augmente avec
l’altitude. Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l’expérience en haut du Puy-de-Dôme, à différentes altitudes, pour confirmer que la hauteur de mercure dans le tube varie avec l’altitude
Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l’expérience en haut du Puy-de-Dôme, à différentes altitudes, pour confirmer que la hauteur du mercure dans le tube ne varie pas avec l’altitude.
La hauteur de mercure dans le tube dépend de la pression de l’air.
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Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 3 PRESSION ET ALTITUDE
1. On a réalisé l’expérience de Torricelli à plusieurs endroits de la planète, à des altitudes
différentes. On observe dans le tube des hauteurs de mercure plus ou moins grandes. Placer le
bon résultat au bon endroit ?
2. Conclusion : supprimez ci-dessous les cadres qui donnent une affirmation fausse
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Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 4 La grandeur pression
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Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 5 L’air a-t-il une masse ?
I. Etude préalable :
a. Hypothèse :
Donner une réponse à la question du titre :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
b. Vérification de l’hypothèse :
Décrivez et schématisez ci-dessous les différentes étapes d’une expérience permettant de répondre à la question.
Appeler le professeur.
II. Masse d’un litre d’air :
1. Ranger les différentes étapes de l’expérience dans l’ordre chronologique.
2. Masse d’un litre d’air :
A l’aide des résultats de l’expérience ci-dessus, calculer la masse d’un litre d’air, en détaillant le calcul.
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
3. Conclusion :
Masse d’un litre d’air : …………
Etape 1 Etape 2 Etape 3
Chapitre 3 Les propriétés de l’air Chimie 4ème
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ACTIVITE N° 6 L’AIR EST-IL COMPRESSIBLE ET EXPANSIBLE ?
I. Définitions :
Compressible : dont le volume peut être diminué / augmenté.
Expansible : dont le volume peut être diminué / augmenté.
II. Représentation de l’air dans une seringue :
A l’aide de l’animation proposée au tableau représenter l’air dans une seringue, en respectant les proportions
(attention : ne représenter que 5 molécules en tout)
Consignes : - Représenter la position du piston dans chaque seringue.
- Représenter 5 molécules.
- Attention, les molécules doivent avoir la même « grosseur » dans les différentes
représentations.
- Compléter alors la conclusion.
1. Compressibilité d’un gaz :
Au départ : A la fin :
Conclusion :
Lors de la compression de l’air, les molécules se rapprochent / s’éloignent.
2. Expansibilité d’un gaz :
Au départ : A la fin :
Conclusion :
Lors de l’expansion de l’air, les molécules se rapprochent / s’éloignent.
