Chapitre II – Quelques propriétés de l’air

I – Composition de l’air :

L’air est un mélange constitué , en volume, de 21 % de dioxygène , de 78 % de diazote  et de 1 % d’autres gaz.

Les constituants les plus importants dont la quantité est variable dans le temps sont :
– la vapeur d’eau,
– le dioxyde de carbone,
– l’ozone,
– et certaines particules en suspension dans l’air.

II – Pression et volume de l’air.

1) Pression atmosphérique :

La pression atmosphérique se mesure avec un baromètre.

La pression d’un gaz enfermé (bouteille, pneus…) se mesure avec un manomètre.

L’unité de pression est le Pascal (Pa).

On utilise aussi couramment d’autres unités comme :
– l’hectopascal (hPa)    1 hPa = 100 Pa

– le bar (bar)                 1 bar = 1000 hPa = 100000 Pa

La pression atmosphérique normale au niveau de la mer est de 1013 hPa.

– Si P > 1013 hPa  : anticyclone (beau temps)

– Si P < 1013 hPa : dépression (mauvais temps)

La valeur de la pression atmosphérique varie en fonction de l’altitude et du temps qu’il fait.

2) Compression et expansion :

Expérience :
Prenons une seringue reliée à un capteur de pression .
Comprimons l’air emprisonné dans la seringue. Observons.
Tirons maintenant au contraire le piston de la seringue. Observons.

Observations :
Lorsque l’on comprime l’air son volume diminue et sa pression augmente.
Lorsque l’on détend l’air son volume augmente et sa pression diminue.

Conclusion :

L’air n’a pas de forme propre : il prend la forme du récipient et occupe la totalité du volume qui lui est offert

L’air qui est un mélange de gaz est  compressible et expansible.
– Lorsque l’on comprime l’air, son volume diminue et sa pression augmente.
– Lorsque l’on détend l’air, son volume augmente et sa pression diminue.

III – Masse de l’air :

Expérience 1 :
On pèse un ballon dégonflé et on trouve une masse mavant.

On gonfle alors le ballon à l’aide d’une pompe et on le pèse à nouveau. On trouve une masse maprès.

On remarque que maprès > mavant.

Conclusion 1 :

L’air possède une masse.

Expérience 2 : Détermination de la masse d’un litre d’air

D’après la vidéo de l’expèrience :

On pèse un ballon gonflé, et on trouve

mavant = 603 g

On vide 3 litres d’air du ballon dans la bouteille remplie d’eau grâce au dispositif ci-dessus.
On pèse alors le ballon dégonflé et on trouve :

maprès =599 g

La masse d’un litre d’air est alors :

m1Ld’air = (mavant – maprès ) : 3 = 4 g : 3 = 1,3 g

Conclusion :

La masse d’un litre d’air dépend de la température et de la pression.
A la pression atmosphérique normale et à la température de 25°C, la masse d’un litre d’air vaut environ 1,3 g.

Remarque :
L’air chaud est plus léger que l’air froid. Cela explique pourquoi les montgolfières, gonflées à l’air chaud, peuvent s’élever dans le ciel.

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