Matière 1 : l’air qui nous entoure
Histoire des Sciences :"Lavoisier et la composition de l’air" |
Voici la description de l’expérience réalisée par Lavoisier en 1776 : |
Lavoisier chauffe fortement pendant plusieurs jours du mercure dans une cornue. Il recueille de l’oxyde rouge à la surface du mercure et constate que le volume d’air de la cloche (à droite sur le dessin) a diminué de 0,14 litre. Le gaz restant dans la cloche ne permet plus la combustion d’une bougie et fait mourir une souris. Il l’appelle «azote » ce qui signifie « sans vie ». Ce gaz prendra ensuite le nom de diazote. Dans un deuxième temps, il place l’oxyde de mercure dans une autre cornue et le chauffe : il récupère ainsi du mercure et 0,14 litre d’un gaz , »l’air vital », qui stimule la flamme d’une bougie et permet la respiration de la souris. Lavoisier renomme l'«air vital » en oxygène en 1777 à partir de la racine grecque oxys (acide, littéralement "âpre" d'après le goût des acides et gen?s (producteur, littéralement « qui engendre »). On l’appellera ensuite dioxygène. En mélangeant ce nouveau gaz avec celui restant sous la cloche après la première opération, il retrouve le même volume d’air qu’au départ, soit 0,8 litre, et constate que ce mélange de gaz se comporte comme l’air : il n’éteint pas les lumières et ne fait pas périr les animaux. |
a) Comment Lavoisier a
appelé le gaz restant sous la cloche après la première
opération ? b) Comment Lavoisier a appelé le
gaz produit lors de la seconde opération ? c) Quelle est la composition de l’air (en pourcentage) que l’on peut déduire de cette expérience ? |
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Des analyses récentes ont montré que l’air sec est constitué d’environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz. En utilisant un rapporteur, trace le diagramme circulaire représentant la composition de l’air ci-dessus. Souviens-toi qu’un cercle complet (100 %) correspond à 360 °. | |||||||||||||||
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La modélisation moléculaire de l’air | |
Tu
as
déjà appris qu’un corps pur est constitué
de "particules" toutes identiques appelées
molécules. Dessine, en utilisant le modèle moléculaire, l’air contenu dans un récipient fermé. On considère pour simplifier que l’air est composé de 80 % de diazote et de 20 % de dioxygène. Tu représenteras les molécules de diazote par des sphères bleues et les molécules de dioxygène par des sphères rouges. |
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Une atmosphère qui protège la planète |
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Dans l’atmosphère, deux gaz sont essentiellement consommés par les êtres vivants: le dioxyde de carbone (0,035 % en vol.) qui, en présence de lumière et par photosynthèse, donne les glucides aux végétaux chlorophylliens;le dioxygène (21 % en vol.), lors de leur respiration, qui sera utilisé par les cellules. L’atmosphère comporte deux autres gaz indispensables à la vie: - le diazote (78 % en vol.) est la source des nitrates qui, assimilés par les végétaux, permettent leur croissance; - La vapeur d’eau (0 à 3 % en vol.), qui doit voyager pour permettre la vie terrestre et qui, lorsqu’il pleut, entraîne sur le sol les composés azotés formés dans l’atmosphère. L’atmosphère est aussi l’isolant thermique de la planète. « l'effet de serre » La Terre renvoie par rayonnement, vers l’espace, une partie de la chaleur qu’elle a reçue du Soleil. Le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau, l’ozone,…, comme le vitrage d’une serre, retiennent une partie de ce rayonnement. Sans leur présence, la température moyenne sur notre planète serait beaucoup plus basse (moyenne estimée à –18°C). La couche d’ozone: une protection contre le Soleil. L’ozone, peu abondant dans l’atmosphère, l’est un peu plus entre 12 et 50 km d’altitude (stratosphère) à 90% ; les 10% restant se trouvent à proximité des villes et sont polluants.Sous l’action des rayons ultraviolets du Soleil, les molécules d’ozone se brisent, puis se reforment naturellement. Sans ce phénomène qui absorbe la majeure partie des rayons ultraviolets, la vie serait impossible sur Terre, du moins dans sa forme actuelle.
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Questions :
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La masse volumique dépend-elle de sa pression et de sa température ? |
1) Décrire l’évolution de la masse volumique de l’air lorsqu’on s’élève en altitude 2) Rédiger une conclusion expliquant de quelles grandeurs dépend la masse volumique de l’air. En utilisant le vocabulaire suivant : Masse volumique ; air ; masse ; volume ; température ; pression |
L’air a t-il un volume propre? | |||||||||
La pression atmosphérique se mesure avec un ............................... .. L’unité utilisée est l'hectopascal (hPa). Pour mesurer la pression d’un gaz dans un récipient fermé, on utilise un …………………………………….. |
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Activité : PRESSION DE L’AIR DANS UNE SERINGUE | ||||||||||||||||||
Expérience : on enferme 50 mL d’air dans la seringue munie du tuyau. Noter la valeur indiquée par le manomètre dans le tableau puis appuyer ou tirer sur le piston pour compléter le tableau | ||||||||||||||||||
1°) Mesures Remplir le tableau ci-dessous | ||||||||||||||||||
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2°) Tracé du graphique: donner un titre. Représentez sur le papier millimétré le graphique de l’évolution de la pression en fonction du volume On prendra 1cm pour 10mL sur l'axe des abscisses et 1 cm pour 250 hPa sur l'axe des ordonnées. |
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3°) Interprétation: que dire de l'évolution de la pression lorsque l'air est compressé et lorsqu'il est détendu? |