Réponse : l'air est pesant même si sa masse est très faible. Nous ne le sentons pas, mais il pèse sur toutes les parties de notre corps. Quelles sont ses autres propriétés ?
I. La masse de l'air
Effectuons l'expérience suivante pour montrer que l'air a bien une masse.
• Protocole : mesurons avec une balance de précision la masse m1 d'un ballon de football suffisamment gonflé pour qu'il garde le même volume une fois plus gonflé. Gonflons ensuite le ballon et mesurons sa masse m2.
• Résultats : on trouve m1 = 326,2 g et m2 = 327,1 g.
La balance utilisée mesure les masses au décigramme près, l'incertitude sur le résultat est de 0,1 g.
D'autres balances plus précises permettent d'apprécier le centigramme ou le milligramme. L'incertitude sur la mesure est plus faible et la précision est meilleure.
La balance utilisée mesure les masses au décigramme près, l'incertitude sur le résultat est de 0,1 g.
D'autres balances plus précises permettent d'apprécier le centigramme ou le milligramme. L'incertitude sur la mesure est plus faible et la précision est meilleure.
• Interprétation : la différence des deux masses est égale à la masse de l'air ajouté dans le ballon. L'air est pesant, il a une masse. En réalisant des expériences plus précises, nous trouverions que la masse de 1 L d'air est de 1,293 g, dans les conditions usuelles.
II. L'air est compressible
Lorsqu'on gonfle un ballon de football, son volume reste sensiblement le même alors que la quantité d'air dans le ballon augmente. Étudions plus en détail le phénomène en réalisant l'expérience suivante.
• Protocole : bouchons avec le doigt une seringue à moitié remplie d'air, et poussons sur le piston en maintenant la seringue bouchée.
• Observation : au début, le piston s'enfonce assez facilement. À partir du moment où le volume de l'air à l'intérieur de la seringue est divisé par deux, la poussée devient difficile. De même, si nous tirons le piston, nous arrivons difficilement à doubler le volume d'air.
• Interprétation : dans les deux cas, la seringue étant bouchée, la quantité d'air ne varie pas. Par contre, le volume de l'air emprisonné peut augmenter ou diminuer. L'air et les gaz sontcompressibles ; ils n'ont pas de volume propre. Une même quantité d'air peut occuper des volumes différents. Dans un gaz, les particules sont éloignées les unes des autres et il est possible de les rapprocher ou de les éloigner davantage en modifiant l'espace qu'elles occupent.
III. La pression de l'air
• Dans l'expérience précédente, nous avons pu voir que l'air est compressible, mais qu'il y a une limite à la compression. Cette limite est atteinte lorsque la pression que nous exerçons sur le piston est aussi forte que la pression de l'air à l'intérieur de la seringue. La pression est due aux particules d'air situées dans la seringue. Agitées, elles rebondissent sur les parois de la seringue et poussent le piston. En diminuant le volume d'air, on augmente la pression dans la seringue : les particules toujours aussi nombreuses et en mouvement se retrouvent avec moins de place. Il est donc plus difficile d'appuyer sur le piston.
• On mesure la pression d'un gaz avec un manomètre. Il en existe différentes sortes, à aiguille ou à affichage numérique. Nous pouvons adapter un manomètre à l'extrémité de la seringue et mesurer la pression de l'air à l'intérieur. L'unité SI de pression est le Pascal (Pa). Par exemple, en météorologie, on utilise souvent l'hectopascal (hPa), 1hPa = 100 Pa. Il existe d'autres unités plus anciennes, l'atmosphère, le bar…
On peut observer les manomètres qui servent à contrôler la pression de l'air dans les pneus.
On peut observer les manomètres qui servent à contrôler la pression de l'air dans les pneus.
• Lors de la compression de l'air dans la seringue, la pression à l'intérieur est supérieure à la pression atmosphérique. Si on lâche le piston, seules ces deux pressions s'appliquent sur celui-ci et c'est la plus forte qui provoque le mouvement du piston revenant alors à sa position initiale.
• Remarque : la pression atmosphérique est due aux particules d'air de l' atmosphère. Elle s'exerce sur tous les corps à l'air libre. Sa valeur est de 1 atmosphère ou 1 013 hPa (hectopascal) au niveau de la mer.
Les baromètres sont des manomètres particuliers qui mesurent la pression atmosphérique.
Les baromètres sont des manomètres particuliers qui mesurent la pression atmosphérique.
Exercice n°1
Vrai ou faux ?
L'air et les gaz sont compressibles :
Cochez la bonne réponse.
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Une même quantité d'air ne peut pas occuper des volumes différents :
Cochez la bonne réponse.
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L'air a une masse :
Cochez la bonne réponse.
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Exercice n°2
Quelles sont les propositions exactes ?
1. La masse d'un litre d'air dans les conditions usuelles est d'environ :
Cochez la bonne réponse.
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2. La précision d'une balance est meilleure si elle permet d'apprécier :
Cochez la bonne réponse.
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2. La précision de la balance est meilleure si la mesure est faite au milligramme près.
Exercice n°3
Lorsqu'on enfonce le piston d'une seringue à moitié remplie d'air au préalable :
Cochez la bonne réponse.
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Lorsqu'on enfonce le piston de la seringue, la masse de l'air contenu ne varie pas car la seringue est fermée, par contre le volume d'air diminue. Les particules d'air se rapprochent, leur nombre est resté le même.
Exercice n°4
Complète le texte avec les mots manquants.
Faites glisser les étiquettes dans les zones prévues à cet effet.
intérieur
baromètres
atmosphérique
hectopascal
facile
nombreux
manomètres
pascal
forte
extérieur
faible
difficile
pression
Lorsqu'on appuie sur le piston de la seringue, la
La pression
imcAnswer20?
de l'air augmente car les particules d'air se rapprochent, leurs chocs sur le piston sont plus imcAnswer21?
et il est de plus en plus imcAnswer22?
d'appuyer. La pression atmosphérique est alors plus imcAnswer23?
que la pression de l'air à l' imcAnswer24?
de la seringue.La pression
imcAnswer25?
s'exerce sur tous les corps à l'air libre. La pression d'un gaz est mesurée avec un manomètre. Les imcAnswer26?
sont des manomètres particuliers qui mesurent la pression atmosphérique. L'unité de pression est le imcAnswer27?
. En météorologie, on indique la pression atmosphérique en imcAnswer28?
.Lorsque le volume d'air diminue, la pression augmente, car les chocs des particules d'air entre elles et sur les parois sont plus nombreux.
