Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 14
Activité 4 - Activité expérimentale
60 min

Effet Venturi

16 professeurs ont participé à cette page
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Objectifs : Exploiter la relation de Bernoulli pour étudier l'écoulement d'un fluide permanent.
Tester expérimentalement la relation de Bernoulli.
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Problématique de l'activité
La trompe à eau est utilisée en chimie comme pompe à vide pour faciliter la séparation d'un mélange solide-liquide lors d'une filtration sur Büchner.

Comment fonctionne la trompe à eau ?
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Doc. 1
Relation de Bernoulli

La trompe à eau fonctionne grâce à l'effet Venturi. Lorsque l'eau rencontre un rétrécissement, la vitesse v du liquide augmente et la pression p du liquide diminue. D'après la relation de Bernoulli, pour deux points de mesure d'une même ligne de courant :

\rho \cdot \dfrac{{v_{0}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{0}+p_{0}=\rho \cdot \dfrac{{v_{1}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{1}+p_{1}


\rho : masse volumique du fluide (kg·m-3)
v_{0} et v_{1} : vitesses d'écoulement (m·s-1)
g : intensité de pesanteur (N·kg-1)
h_{0} et h_{1} : hauteurs des points de mesure (m)
p_{0} et p_{1} : pressions aux points de mesure (Pa)
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Doc. 2
Schéma de la trompe


Schéma de la trompe
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Vue d'une trompe à eau en coupe partielle.
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Doc. 3
Conservation du débit

Le débit volumique D_{\mathrm{v}} s'écrit :

D_{\mathrm{v}}=\dfrac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} t}=v \cdot S

D_{\mathrm{v}} : débit volumique (m3·s-1)
V : volume d'eau écoulé (m3)
t : temps (s)
v : vitesse d'écoulement du fluide (m·s-1)
S : surface traversée par le fluide (m2)

Le débit volumique se conserve dans un écoulement de fluide incompressible. Dès lors, on peut écrire :

v_{1} \cdot S_{1}=v_{2} \cdot S_{2}

v_{1} et v_{2} : vitesses d'écoulement (m·s-1)
S_{1} et S_{2} : surfaces traversées (m2)
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Doc. 4
Matériel nécessaire

  • Trompe à eau
  • Chronomètre
  • Balance
  • Bouteille ou cristallisoir
  • Éponge
  • Manomètre
  • Pied à coulisse
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Données

  • Diamètre interne standard d'une trompe à eau : d = 4 mm
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Supplément numérique

Découvrez l'effet Venturi en animation en .
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Questions
Compétence(s)
REA : Mettre en œuvre un protocole
VAL : Analyser des résultats
VAL : Évaluer les incertitudes
1. On note S_{\text {interne }} la surface du rétrécissement et S_{\text {sortie }} la surface de sortie de la trompe à eau, toutes deux exprimées en (m2). En négligeant la variation de hauteur, montrer que la pression du gaz peut s'écrire :
p=p_{0}+\dfrac{\rho}{2} \cdot {v_{\text {sortie }}}^{2} \cdot \left(1-\frac{{S_{\text {sortie }}}^{2}}{{S_{\text {interne }}}^{2}}\right)

2. Proposer un protocole expérimental pour mesurer la vitesse de sortie de l'eau à partir de la mesure de la masse sortant de la trompe à eau à un instant donné.

3. Mesurer la pression p à l'intérieur de la trompe à eau pour plusieurs valeurs de V_{\text {sortie }} et la représenter en fonction de {{V_{\text {sortie }}}^{2}}.
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Synthèse de l'activité
Comment le débit du robinet doit‑il être choisi pour filtrer au mieux ?
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