Chapitre 15
Activité 1 - Activité expérimentale
60 min
Loi des gaz parfaits
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Objectifs : Exploiter l'équation d'état du gaz parfait.
Relier les grandeurs macroscopiques aux propriétés microscopiques.
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Problématique de l'activité
Le volume d'un ballon de baudruche est d'autant plus élevé que la quantité d'air introduit est importante. Si on laisse un ballon très gonflé en plein soleil, il se peut qu'il explose.
Pour un gaz, quelle relation relie volume, pression, température et quantité de matière ?
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Doc. 1Influence de la température
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- Masse molaire du butane : M = 58{,}12 g⋅mol-1
- Volume molaire du gaz : V_\text{m} = 22{,}4 L⋅mol-1
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Doc. 2Influence de la quantité de matière
Un briquet contient du butane qui, en étant libéré, monte à la surface s'il est immergé. En entrant dans l'éprouvette, celui-ci augmente la quantité totale de gaz.
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Doc. 3Matériel nécessaire (1)
- Cristallisoir rempli d'eau
- Erlenmeyer muni d'un bouchon conique percé
- Éprouvette graduée
- Bain-marie
- Thermomètre
- Baromètre (commun à toute la salle de TP)
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Doc. 4Matériel nécessaire (2)
- Briquet
- Balance
- Éprouvette à gaz graduée
- Cristallisoir rempli d'eau
- Thermomètre
- Baromètre (commun à toute la salle de TP)
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Questions
Compétence(s)
RAI/ANA : Élaborer un protocole
VAL : Évaluer les incertitudes
VAL : Évaluer les incertitudes
2. Proposer un protocole permettant de réaliser l'étude de la dépendance du volume d'un gaz avec sa température.
3. Proposer un second protocole permettant d'étudier la dépendance du volume d'un gaz avec la quantité de matière. On pensera à relever la pression et la température lors de l'expérience.
4. À partir des conditions expérimentales et de la loi fondamentale de la statique des fluides, justifier que la pression est constante au cours des expériences.
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Synthèse de l'activité
L'équation d'état de gaz parfait s'écrit p \cdot V = n \cdot R \cdot T. Calculer la constante R à partir des résultats expérimentaux.
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