1 Combien y-a-t-il de molécules d'un gaz dans une bouteille ?

Présentation au sujet: "1 Combien y-a-t-il de molécules d'un gaz dans une bouteille ?"— Transcription de la présentation:

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2 1 Combien y-a-t-il de molécules d'un gaz dans une bouteille ?

3 2 Selon vous, ces 5 bouteilles contiennent- elles le même nombre de molécules ?

4 3 Travail individuel : répondez par écrit en 5 minutes en essayant de justifier votre réponse : Si OUI explique pourquoi. Si NON, quelle est celle qui en contient le plus et pourquoi ? Précisez si vous êtes redoublant (en ajoutant un R sur votre feuille )

5 4 Débat à partir des réponses : Raisonnées : Les molécules sont différentes, les plus grosses occupent plus de place donc il y en a moins... Non raisonnées : Les arguments sont très variés... Comment étudier le problème ?

6 5 Quel est le volume d ’une molécule ?

7 6 Il est possible de déterminer les rayons atomiques et la géométrie d ’une molécule. Il est donc possible d ’en déterminer le volume. Ce volume vaut par exemple : –20,3. 10 -29 m 3 pour une molécule de butane. –5,3. 10 -29 m 3 pour une molécule de dioxygène.

8 7 Méthode 1 Détermination de n 1 par le calcul suivant : n 1 = volume du flacon / volume d ’une molécule. Avec : –Volume du flacon : 1,1 litre. –Volume d ’une molécule : voir tableau de valeurs

9 8 Méthode 1 Volumes des molécules : Tableau : Méthane CH 4 5,20. 10 -29 m 3 Butane C 4 H 10 20,30. 10 -29 m 3 Dioxygène O 2 5,28. 10 -29 m 3 Dichlore Cl 2 9,33. 10 -29 m 3 Dioxyde de carbone CO 2 7,08. 10 -29 m 3

10 9 Quel est la masse d ’une molécule ?

11 10 Quel est la masse d ’une molécule ? Il est possible de déterminer la masse d ’une molécule à partir des connaissances d ’un élève de seconde. Il suffit de connaître sa masse molaire M et le nombre d ’Avogadro N. Cette masse se calcule donc à partir de : m molécule = M / N.

12 11 Protocole de la méthode 2 Pour chaque gaz : peser le flacon « vide ». Les masses des différents flacons étant déterminées à 0,01 g près. Remplir le flacon de gaz. Peser le flacon « plein ». Les résultats obtenus avec le méthane vous conviennent-ils ? Déterminer la masse de gaz contenue dans le flacon… Calcul de n 2 par : n 2 = masse de gaz / masse d ’une molécule.

13 12 Montage : Remplissage des flacons

14 13 Données nécessaires au calcul de la masses des molécules : Tableau des masses molaire : –Méthane CH 4 14g.mol -1 –Butane C 4 H 10 58g.mol -1 –Dioxygène O 2 32g.mol -1 –Dichlore Cl 2 71g.mol -1 –Dioxyde de carbone CO 2 44g.mol -1 Nombre d ’Avogadro : N = 6,02. 10 23

15 14 Résultat des mesures et des calculs

16 15 Comparez, pour une même molécule, les résultats de ces deux méthodes ?

17 16 Résultats comparés des deux méthodes : échelle logarithmique.

18 17 Résultats comparés des deux méthodes : On constate que : –Les résultats ne concordent pas. –La méthode basée sur la comparaison des volumes donne un résultat très supérieur à celle des masses… {entre 200 fois (C 4 H 10 ) et 1000 fois (CH 4 )}

19 18 DEBAT : Quelle est la « bonne méthode » et pourquoi ?

20 19 Détermination à partir du volume.

21 20 La « bonne méthode » ? La méthode basée sur le calcul du volume repose sur le fait que les molécules sont au contact les unes des autres… Cette hypothèse ne permettrait pas d ’ajouter de l ’air dans un pneu ou un ballon déjà gonflé. L ’hypothèse est donc fausse et le calcul qui en découle aussi.

22 21 Détermination à partir de la masse.

23 22 La « bonne méthode » ? La méthode basée sur la détermination des masses repose sur une mesure et des calculs fiables… Cette méthode doit donner une valeur correcte.

24 23 Conclusion : Si la méthode des masses est correcte… Quelle était la réponse à notre première question ?

25 24 Qui était (rappel) : Selon vous, ces 5 bouteilles contiennent-elles le même nombre de molécules ?

26 25 Nombre de molécules par flacon !

27 26 Nombre de molécules par flacon ! Tableau des résultats (méthode 2) : –Méthane CH 4 2,71. 10 +22 –Butane C 4 H 10 2,69. 10 +22 –Dioxygène O 2 2,73. 10 +22 –Dichlore Cl 2 2,65. 10 +22 –Dioxyde de carbone CO 2 2,65. 10 +22

28 27 Nombre de molécules par flacon !

29 28 Nombre de molécules par flacon ! On constate que les nombres de molécules par flacon sont extrêmement voisins. La différence entre ces nombres pouvant d ’ailleurs être simplement due à des erreurs de mesures. Est-ce une loi ?

30 29 Conclusion : Des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules. Cette loi est connue sous le nom de : Loi d'Avogadro-Ampère.

31 30 Le volume molaire : Le volume molaire d ’un gaz est donc indépendant de la nature du gaz. Il dépend par contre des conditions de l ’expérience : température et pression. Dans les conditions normales de température et de pression ce volume est de : V m = 22,4 L Les C.N.T.P (C onditions N ormales de T empérature et de P ression ) –Température 0 °C –Pression 101325 Pa (1 atm)

32 31 Méthode 2 Détermination de n 2 par pesée du flacon et calcul de la masse d ’une molécule : n 2 = masse de gaz / masse d ’une molécule. Les masses des différents flacons étant déterminées à 0,01 g près.