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Exercices

Exercice corrigé

9

Utiliser la masse d’un litre d’air.

Selon les normes de la FIFA, le ballon doit peser entre 410 g et 450 g. Le ballon de foot de Tom a une masse de 442 g dégonflé. Pour le gonfler, il doit y ajouter 6 L d’air.

Étapes de la méthode

  • Relever et noter la valeur donnée utile pour la question.
  • Écrire la valeur de la masse d’un litre d’air.
  • Vérifier que les unités des valeurs de l’exercice sont le litre ou le gramme, et sinon convertir.
  • Utiliser la relation de proportionnalité qui lie la masse et le volume d’air ; faire un tableau de proportionnalité.

    Masse d'air (g)1,3x
    Volume d'air (L)1V

    d'où : x =1,3×V1= \dfrac{1 \text{,} 3 \times \text{V}}{1}
  • Conclure avec une phrase.

Corrigé :


  • Vair=6\text{V}_{air} = 6 L ; mballondeˊgonfleˊ=442\text{m}_{ballon dégonflé} = 442 g.

    On sait qu’un litre d’air a une masse de 1,3 g. Le volume à ajouter est de 6 L.

    Masse d'air (g)1,3x
    Volume d'air (L)16

    On utilise la proportionnalité : x =6×1,31=7,8= \dfrac{6 \times 1 \text{,} 3}{1} = 7 \text{,} 8 g. La masse d'air ajoutée sera de 7,8 g.

  • Pour savoir si le ballon correspond aux normes de la FIFA, il faut calculer la masse du ballon gonflé : 442 + 442 + 7,8 - 449,8 g < 450 g. Le ballon de Tom est donc conforme aux normes de la FIFA.

10

Exercice similaire

Certaines bouteilles d’air comprimé utilisées par les pompiers ont une masse de 2,6 kg lorsqu’elles sont vides. Une fois remplies, elles pèsent 4,2 kg.

Je m'entraine

13

Ballon de basket.

La masse d’un ballon de basket est de 619 g. On gonfle ce ballon en y ajoutant 1,5 L d’air.
18

Liquéfaction.

Les schémas suivants représentent des changements d’état.
19

Changement d’état.

Lorsqu’on diminue suffisamment la température d’un gaz, les molécules se rapprochent sans s’attacher et le gaz se transforme en liquide.
21

Fumée ou gaz ?

Dans une casserole, Marie fait chauffer de l’eau pour faire du thé. Il fait froid dans la cuisine et l’air est humide. Un « nuage » blanc se forme au-dessus de la casserole. Elle s’étonne de la fumée produite. Paul lui répond que ce n’est pas de la fumée mais du brouillard.

J'approfondis

23

Comprimer de l’air.

Pour remplir une bouteille d’air comprimé, utilisée en plongée ou par les pompiers, on doit réaliser une compression. Pour cela, il faut diminuer le volume occupé par le gaz, ce qui fait augmenter la pression dans la bouteille.
24

L’atmosphère de Mars.

GazDioxyde de carboneDiazoteArgonAutres gaz (dont monoxyde de carbone)
Proportion en %95,32,71,60,4
Doc. 1
L'atmosphère de Mars.
25

Pompiers et calculs.

Les pompiers utilisent des bouteilles d’air comprimé afin de respirer sans danger sur les lieux d’incendie. Certaines bouteilles peuvent libérer 1 600 L d’air, ce qui leur permet d’intervenir sur un feu pendant 30 à 40 minutes. Une bouteille vide pèse 3,9 kg.
26

Calcul et masse d’un litre d’air.

La masse d’un litre de dioxygène est de 1,43 g.
La masse d’un litre de diazote est de 1,25 g.
27

L’atmosphère terrestre.

L’atmosphère est une couche de gaz qui entoure la Terre. On compare parfois la Terre à une pomme : la peau correspondrait à l’atmosphère et la chair du fruit à la Terre. Cette comparaison donne une idée de l’ordre de grandeur de l’épaisseur de l’atmosphère par rapport au diamètre de la Terre. De plus, cette enveloppe de gaz est divisée en plusieurs « couches » dans lesquelles la température et la pression varient.
28

Les bouteilles de plongée.

Pour pratiquer la plongée sous-marine, les plongeurs peuvent utiliser des bouteilles capables de libérer 2 400 L d’air.
29

Une autre utilisation de la distillation.

La distillation fractionnée, utilisée pour séparer les composants de l’air, est aussi utilisée dans le domaine de la pétrochimie. Elle permet d’obtenir différents carburants à partir du pétrole.
31

De l’air dans l’eau !

L’air, et plus particulièrement le dioxygène, sont des gaz solubles dans l’eau.

32

Représentation moléculaire des gaz.

En laboratoire, on réalise dans un flacon un mélange comportant 10 % de dioxygène, 20 % de dioxyde de carbone et 70 % de diazote.

33

L’air a-t-il toujours eu la même composition ?

Il y a 4 milliards d’années, l’atmosphère de la Terre était composée de 60 % de dioxyde de carbone et de 40 % de diazote.

Données :

  • Masse d’un litre de diazote : 1,25 g.
  • Masse d’un litre de dioxyde de carbone : 2 g.
  • Les masses précédentes sont données dans les mêmes conditions de température et de pression.

Je résous un problème

Lavoisier poursuit cette expérience par d’autres, puis conclut que le gaz restant dans la cloche « n’était plus propre à la respiration ni à la combustion car les petits animaux qu’on y introduisait périssaient en peu d’instants et les lumières s’y éteignaient sur le champ comme si on les eût plongées dans l’eau ». Il appela ce gaz « mofète » et le gaz qui avait disparu « air vital ».
Doc. 2
Analyse du gaz restant par Lavoisier.

Exercices supplémentaires

Pollution de l’air intérieur.

Les parents de Pierre ont installé une hotte aspirante à recyclage dans leur cuisine. Cette hotte est munie d’un filtre à graisse et d’un filtre à odeur. Ils l’utilisent avec une plaque à gaz qui produit donc différents gaz (oxydes d’azote, dioxyde de carbone, particules fines).
Dans ce type de hotte, l’air est aspiré, traverse les filtres et est renvoyé dans la pièce, contrairement aux hottes d’évacuation qui permettent de rejeter l’air vers l’extérieur.

Traitement des déchets et polluants.

Les usines d’incinérations utilisent la combustion de déchets ménagers pour produire de l’électricité. De nombreux polluants sont alors produits (oxydes d’azote, dioxyde de soufre, monoxyde de carbone, particules solides,etc…). La fumée issue de cette combustion est traitée par différents procédés pour diminuer considérablement les proportions de gaz polluants. Plusieurs types de filtres sont alors utilisés pour éliminer les poussières et particules fines.

Le gaz des boissons gazeuses.

On récupère dans une bouteille, par déplacement d’eau, 1,5 L du gaz dissous dans les boissons gazeuses.
La masse de la bouteille pleine d’air et munie de son bouchon était de 42 g.
Une fois remplie du gaz provenant de la boisson gazeuse, la bouteille fermée a une masse de 43 g.

Air chaud et air froid.

Pour permettre aux montgolfières de s’élever, on envoie de l’air chaud dans l’enveloppe du ballon grâce à un ventilateur. Un brûleur permet de chauffer cet air. L’enveloppe étant ouverte, l’air n’est pas totalement prisonnier de l’enveloppe. La montgolfière va ensuite pouvoir s’envoler car l’air chaud est plus léger que l’air froid. Ce phénomène se produit aussi dans notre environnement, c’est la convection.

Parcours de compétences

Parcours de compétences

Marie gonfle deux roues identiques à la même pression, l’une à l’air et l’autre au diazote. Elle s’étonne car la roue gonflée au diazote est plus légère.
« C’est pas de chance ! » dit Lou.
« C’est normal, moi je sais pourquoi ! » dit Isabelle.
« C’est la balance qui est détraquée ! » dit Tanor.

Niveau 1 - Je sais ce qu’est une hypothèse.

Coup de pouce : Parmi Lou, Tanor et Isabelle, qui propose une explication scientifique ?

Niveau 3 - Je propose une hypothèse en lien avec le problème.

Coup de pouce : À pressions égales, 1 L d’air et 1 L de diazote ont-ils la même masse ?

Niveau 2 - Je comprends l’hypothèse qui m’est proposée.

Coup de pouce : Comment expliquer les résultats de Marie avec l’hypothèse de Tanor ?

Niveau 4 - Je formule clairement l’hypothèse que j’ai émise pour me permettre de la valider.

Coup de pouce : Choisis une formulation de ton hypothèse soulignant le lien entre les causes et les effets.

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Niveau 2 - Je comprends l’hypothèse qui m’est proposée.

Niveau 2 - Je comprends l’hypothèse qui m’est proposée.
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DYS

Niveau 2 - Je comprends l’hypothèse qui m’est proposée.

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Coup de pouce : Comment expliquer les résultats de Marie avec l’hypothèse de Tanor ?

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