La matière (3ème partie) Propriétés physiques des gaz ; cas de l’air

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1 La matière (3ème partie) Propriétés physiques des gaz ; cas de l’air

2 La matière (matérialité des gaz)
Les gaz sont de la matière. Il est possible : de mettre en évidence leur caractère pesant. Une quantité de gaz a une masse précise !

3 La matière (matérialité _ suite)
Tous les gaz ne sont pas : invisibles. Exemple : le dioxyde d’azote NO2 est un gaz roux.

4 La matière (compressibilité ; expansibilité des gaz)
Un gaz occupe tout le volume disponible. On peut augmenter ou diminuer le volume V qu’occupe un gaz : en augmentant ou en diminuant le volume du récipient qui le contient. Comprimer un gaz revient à rapprocher les molécules : il y a donc augmentation de la pression !

5 La matière (compressibilité ; expansibilité _ suite)

6 La matière (l’air, définition & modélisation)
L’air est : le mélange de gaz qui constitue l’atmosphère terrestre. Ce mélange est composé principalement de : Diazote N2 (78 %) ; Dioxygène O2 (21 %).

7 La matière (l’air _ suite)

8 La matière (gaz et notion de diffusion)
Diffusion : processus par lequel une substance se mélange à une ou plusieurs autres, grâce au mouvement des particules qui les constituent. L’état gazeux étant un état dispersé, la diffusion y est optimale !

9 La matière (gaz et notion de pression)
Représentation symbolique : Relation théorique : Pression P en Pascal (Pa) ; Force F en Newton (N) ; Aire S en mètre carré (m2).

10 La matière (l’atmosphère terrestre, propriétés)
Il s’agit d’une couche de gaz d’environ 500 km d’épaisseur. L’air se raréfie progressivement avec l’altitude. Remarque : 99 % de l’air atmosphérique se trouve dans les 30 premiers kilomètres ! Cette pellicule gazeuse qui entoure la Terre : régule sa température de surface & protège la vie !!

11 La matière (l’atmosphère, schématisation)

12 La matière (l’atmosphère, pression atmo)
Patm La pression exercée par la couche d’air atmosphérique porte le nom de : pression atmosphérique. Plus l’altitude augmente, moins la pression est élevée (car la teneur en molécules diminue). Dans les conditions normales, la pression atmosphérique est de 1013 hPa.

13 La matière (l’atmosphère, évolution de P)

14 La matière (application à la météorologie)
Fronts et isobares ( à 12h) Fronts et isobares ( à 12 h)

15 Activité Question 1 Dans les documents A-1, B-1, B-2 et C-1, les ballons de baudruche contiennent des gaz : - de l’air et du dioxyde de carbone (A-1) ; - de l’air et de la vapeur d’eau (B-1 et B-2) ; - du dioxyde de carbone (C-1). Dans le document A-2, l’opérateur ne peut gonfler davantage le ballon car celui-ci est bloqué par la paroi en verre : V est fixé !

16 Activité Question 2 Après passage sous l’eau froide, la baisse de température induit une baisse de pression à l’intérieur du ballon & du récipient (Pint). Or, la pression externe ne change pas (Patm). Comme (Pint) < (Patm), le ballon se retrouve aspiré et poussé dans le récipient de verre !! Dans l’autre situation, le phénomène serait moins prononcé : le ballon se dégonfle…

17 Activité Question 3 Cette fois ci, la pression à l’intérieur du ballon ne change pas (Pint). En faisant varier le V du contenant, la pression à l’extérieur du ballon Pext varie aussi. Si V ↗, alors Pext ↘ : le ballon se gonfle…

18 Activité Question 3 _ suite
… Si V ↘, alors Pext ↗ : le ballon se dégonfle. Ventilation pulmonaire, Intérêt du modèle : les variations de P jouent un rôle important ; Limite du modèle : les échanges gazeux ne sont pas considérés.

19 Pour aller plus loin… Faire une analyse critique des 4 documents* fournis (voir pages suivantes) ; Proposer une organisation de séance sur le thème de « L’AIR » en cycle 2 (l’utilisation de certains de ces documents* est conseillée) ; Remarque : ce travail pourra intégrer les TICE afin d’améliorer la compréhension du sujet traité par les élèves.

20 Représentation schématique d’un ballon contenant de l’air
Pour aller plus loin… Fumées industrielles Représentation schématique d’un ballon contenant de l’air

21 Pesée d’un ballon rempli d’air Ballon de baudruche comprimé
Pour aller plus loin… Pesée d’un ballon rempli d’air Ballon de baudruche comprimé