Expérience de mesure de la masse d'un litre d'air par déplacement d'eau
4ème · Physique-Chimie 4ème
À retenir
• On pèse un ballon gonflé à bloc (m_1), on en fait sortir de l'air que l'on recueille par déplacement d'eau, puis on le repèse (m_2). • La masse de l'air sorti vaut m_1 - m_2 ; son volume V se lit sur l'éprouvette retournée. • Masse volumique de l'air : = m_1 - m_2/V, environ 1,2\ g/L vers 20\ ^C. • L'air doit être recueilli à la pression atmosphérique : niveaux d'eau égaux dans l'éprouvette et dans la cuve.
Le cours
Expérience de mesure de la masse d'un litre d'air par déplacement d'eau Principe. On fait sortir de l'air d'un ballon gonflé. La balance mesure la masse de l'air sorti (pesée par différence) ; en recueillant cet air sous une éprouvette pleine d'eau, on mesure son volume, à la pression atmosphérique. On en déduit la masse d'un litre d'air. Protocole. 1. Gonfler un ballon de sport à bloc et mesurer sa masse m_1 avec une balance précise au dixième de gramme. 2. Remplir d'eau une cuve (un cristallisoir) et une éprouvette graduée de 1\ L, retournée dans la cuve sans bulle d'air. 3. Relier la valve du ballon à un tuyau dont l'extrémité est placée sous l'éprouvette : l'air qui sort chasse l'eau (déplacement d'eau). 4. Arrêter quand 1\ L d'air a été recueilli, puis repeser le ballon : masse m_2. 5. La masse d'un litre d'air vaut m_1 - m_2. Résultat. On trouve environ 1,2\ g pour 1\ L d'air vers 20\ ^C. Si l'on a recueilli un autre volume V, on divise : = m_1 - m_2/V. Méthode : exploiter les mesures 1. Calcule la masse d'air sorti : m_1 - m_2. 2. Lis le volume recueilli V, en litres. 3. Divise : = m_1 - m_2/V, en g/L. Exemple : 2,4\ g d'air recueillis dans 2\ L donnent 2,42 = 1,2\ g/L. Attention La différence m_1 - m_2 ne vaut que quelques grammes. Avec une balance qui n'affiche que le gramme, l'erreur peut dépasser 40\ \% sur 1,2\ g : une balance au dixième de gramme est indispensable.
Dans ce chapitre
- Propriétés macroscopiques des gaz et compressibilité vues en 5ème
- Mesure précise de la masse d'un gaz et pesée d'un ballon de 5ème
- Unités de volume et conversions pour les gaz
- Structure et couches de l'atmosphère terrestre
- Composition volumique de l'air : diazote, dioxygène et gaz minoritaires
- Modélisation de l'air par le modèle particulaire
- Masse volumique de l'air dans les conditions usuelles
- Expérience de mesure de la masse d'un litre d'air par déplacement d'eau
- Notion de pression et action exercée par un gaz
- Unités de pression : le pascal, l'hectopascal et le bar
- Pression atmosphérique et fonctionnement du baromètre
- Pression d'un gaz enfermé et mesure avec un manomètre
- Lien entre volume et pression à température constante pour un gaz
- Bilan : Synthèse et méthode sur l'atmosphère et la pression de l'air