Valider Percevoir la différence entre réalité et simulation. Domaines travaillés du socle commun

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1 Objectifs du chapitre 2 : L air qui nous entoure. Livre p 32 et p46 à 47 Mobiliser ses connaissances Connaître la composition de l air en volume. Autoévaluation Acquis Non-acquis Remédiation (I)-N 2-14 p Connaître l importance du dioxygène p Connaître les principales caractéristiques physiques de l air (II)- fiche exos (1) n 3- (compressibilité, masse...) p Connaitre l unité de la grandeur pression. (II)-DM- fiche exos (1) Connaître l appareil permettant de mesurer une pression. (II)-DM- fiche exos (1) S approprier. Extraire d un document les informations relatives à la composition de l air et au rôle du dioxygène. Analyser. Argumenter en utilisant la notion de molécules pour interpréter : la compressibilité d un gaz et les différences entre corps purs et mélanges. Proposer une expérience pour mettre en évidence le caractère compressible de l air. Argumenter en utilisant la notion de molécules pour interpréter : la diffusion d un gaz dans l air, la diffusion d un soluté dans l eau (sucre, colorant, dioxygène ) Mesurer une pression. Réaliser Valider Percevoir la différence entre réalité et simulation. Communiquer (I-II) (II)- fiche exo (II) (II)- - fiche exos (II)- fiche exo (III) (II) (I)- fiche exo (I) Ecrire un résultat de manière adaptée. Activité 1 Domaines travaillés du socle commun Domaine 1- Les langages pour penser et communiquer. Exploiter des ressources scientifiques variées et adaptées au niveau visé. Exprimer des grandeurs dans les unités adaptées. Lire et comprendre des documents variés ; produire des écrits scientifiques en utilisant l argumentation et le vocabulaire spécifique à la physique et chimie. Distinguer un fait prouvé, d une croyance. Apprendre à résoudre les conflits sans agressivité. Domaine 2- Les méthodes et outils pour apprendre. Domaine 3- La formation de la personne et du citoyen. Utiliser un calcul littéral simple. Produire et utiliser des représentations. Passer d une forme de langage scientifique à une autre Comprendre et respecter des consignes Travailler avec des personnes différentes. Domaines 4 et 5- Les systèmes naturels et les systèmes techniques et les représentations du monde et l activité humaine. Estimer et contrôler ses résultats, notamment en utilisant les Structure de la matière ordres de grandeurs. Expliquer par l histoire des sciences, comment celles-ci évoluent Estimer des ordres de grandeurs. et influencent la société.

2 I. Composition de l air. Activité documentaire 1: Vidéo : «Il était une fois les découvreurs : Lavoisier et la chimie» 1/ A l époque, on pensait que la chaleur était un élément particulier : Quel est son nom? Le phlogiston 2/ En 1769, comment Lavoisier fait-il pour obtenir de l eau pure et prouver que «l eau se transforme en terre avec la chaleur» est faux? Il distille à plusieurs reprises de l eau de pluie. 3/ Complète la phrase : «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme» 4/ En 1774, quel chimiste anglais trouve qu il y a deux sortes d air dans l air? Quel gaz permet de faire bruler? Joseph Priestley 5/ Quel est l air vital selon LAVOISIER? C est le dioxygène. 6/ Quel chimiste Anglais confirme que l eau n est pas un élément? Henry cavendish 7/ Quelle expérience Lavoisier réalise-t-il pour prouver que l eau est constituée d oxygène et d hydrogène? Il met en contact du dihydrogène et du dioxygène au contact d une étincelle (créée avec une machine de Wimshusrt). I reproduit ainsi de l eau liquide qu il boit. 8/ Comment Lavoisier meurt-il? Il meurt guillotiné pour en avoir trop fait! Activité documentaire 2: L expérience historique d Antoine Laurent Lavoisier et Priestley (1774) 1/ Compare les deux schémas en notant bien les deux différences essentielles. Le volume d air sous la cloche diminue et il se forme une couche d oxyde de mercure à la surface de la cornue : Cela veut donc dire que la partie respirable de l air, le dioxygène a été consommée. 2/ L air est-il constitué d un ou de plusieurs gaz? Cite ce ou ces gaz. Il s agit du diazote et du dioxygène : L air est donc un mélange de plusieurs gaz. 3/ Déduire ce ces mesures le pourcentage de «diazote»contenu dans l air et le pourcentage de dioxygène. On en conclut qu il y a 73% de «diazote» dans l air et 27% de «dioxygène» dans l air. 4/ Dans le ballon ci-dessous, représente les molécules de «diazote» en bleu et de «dioxygène» en rouge avec les proportions trouvées par Lavoisier. Activité documentaire 3 évaluée par binôme : évolution de la composition de l atmosphère terrestre 1/ Il y a 4.5 milliards d années, quel gaz état présent dans la plus grande proportion? Comment est-il apparu? (Utilise le graphe ET le texte) C est l eau sous forme de vapeur qui serait arrivée de l impact des comètes et météorites glacées. 2/ Qu est devenue l eau de l atmosphère terrestre de 4.5 à 4.2 milliards d années? (Utilise le texte)elle s est liquéfiée car la surface de la planète s est refroidie. Il s est formé un immense océan primitif. 3/ Quel gaz

3 a vue sa proportion grimper en flèche de 4.5 à 4.2 milliards d années? (Utilise le graphe) C est le «diazote» noté N2. 4/ Qu est ce qui est à l origine, il y a 3.8 milliards d années, de l apparition du dioxygène? (Utilise le graphe ou/et le texte) Ce sont les cyanobactéries qui sont apparues dans les océans qui ont commencé à effectuer la photosynthèse. 5/ Quelle est la composition actuelle de l atmosphère terrestre : (Utilise le tableau)21% de dioxygène, 78 % de diazote, 0.93 % d argon et quelques gaz en très faibles proportions : L ozone, l eau, le dioxyde de carbone, dihydrogène, Néon, hélium, krypton, Xénon...6/ Compare ces proportions de gaz aux proportions trouvées par Lavoisier? (Utilise l activité 1)Elles sont peu différentes : Lavoisier avait trouvé 27% de dioxygène dans l air pour 73% de diazote. Avec le matériel de l époque, c est déjà une prouesse d arriver à des résultats aussi proches de la réalité. 7/ Dans le ballon ci-dessous, représente les molécules de «diazote» en bleu et de «dioxygène» en rouge avec les proportions actuelles. 9/ Dans quelle couche de l atmosphère vit-on? Nous vivons dans la troposphère 10/ Dans quelle couche de l atmosphère se situe la couche d ozone? Quel est son effet sur la température? Elle se situe dans la stratosphère. Elle permet d augmenter la température de l atmosphère. 11/ «Plus on monte en altitude, plus il fait froid». Est-ce vrai? Commente. Ce n est pas vrai car dans la stratosphère et dans la thermosphère, la température augmente. 12/ Que fait la pression de l air quand l altitude augmente? Pourquoi? La pression diminue tout le temps. Arrivé dans la thermosphère, la pression est très faible : C est la fin de l atmosphère terrestre, il n y a quasiment plus d air. A retenir : L air est un mélange de plusieurs gaz : sa composition en volume est : 78% de diazote : on arrondira à 80 % soit 4/5. 21% de dioxygène : on arrondira à 20% soit 1/5. Il existe aussi plein d autres gaz présents en très faibles proportions : 1% ( Exemples : l argon, le dihydrogène, le méthane ou le dioxyde de carbone. On peut représenter la composition à l aide du modèle moléculaire : Activité documentaire 4: Quel est le rôle du dioxygène. 1/ Compare la composition de l air expiré et de l air inspiré (fig 1)L air expiré est riche en diazote, plus pauvre en dioxygène, plus riche en dioxyde de carbone. Dans l air expiré, c est toujours le diazote qui est le plus abondant. 2/ Quel gaz a été consommé lors de la respiration? (fig 1) et (fig 2)C est le dioxygène de l air qui a été

4 consommé. Il permet la respiration. 3/ Cite les gaz échangés avec l air lors de la respiration des plantes. (fig 2)La plante respire comme les hommes : elle consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone. 4/ Comment s appelle le phénomène qui s ajoute à la respiration des plantes pendant la journée? (texte) C est la photosynthèse. Grâce au soleil, la plante «mange» du dioxyde de carbone et produit du dioxygène. 5/ Application : Quel est l intérêt de sauvegarder les grandes forêts? Avec la photosynthèse, la végétation produit du dioxygène, gaz vital. 6/ Où la combustion est-elle la plus vive : dans l air ou dans le dioxygène pur? C est dans le dioxygène que la combustion est la plus vive. 7/ Sur une bouteille de dioxygène, on a le pictogramme :. Explique. Il joue le rôle de comburant : il fait «brûler». 8/ Application : Explique alors pourquoi le mistral attise les incendies de forêt dans le var. L air, chargé de dioxygène, entretient la combustion du bois grâce à un apport permanent de dioxygène. A retenir : Lavoisier avait déjà montré en son temps que le dioxygène était un air vital, indispensable à la vie. Il est aussi indispensable pour les combustions. II. L air a-t-il une masse? Démarche d investigation évaluée. 1 L d air pèse donc 1,2 g d après notre expérience (en fait, en théorie, c est entre 1,2g et 1,3 g). L air pèse donc car il est constitué de molécules qui ont une masse.la salle de classe fait 3m de haut, 10 m de longueur et 7 m de largeur soit un volumeen litre, cela fait V = L, ce qui fait donc une masse de Incroyable! A retenir : Comme toute la matière, l air a une masse car il est constitué de molécules qui ont une masse (une molécule pèse environ kg). Dans les conditions habituelles de pression et de température : 1 litre d air pèse environ 1,3 g La masse d un litre d air est beaucoup plus petite que celle d un litre d eau car c est un état dispersé et non compact de la matière. Il y a beaucoup de vide entre les molécules.

5 III. La pression de l air. Rappels sur volume et capacité Tableau de conversions 1m 3 = 1 kl ; 1 L = 1dm 3 ;1 L = 1000 cm 3 ;1 cm 3 = 1 ml ;1m 3 = 1000 L = 1000 dm 3 1 L = 1000 ml Activité documentaire et expérimentale n 5: La pression de l air. Partie 1 : expérience professeur + seringue (avec les élèves en classe). 1/ En quelle(s) unité(s) est gradué le manomètre? En bar, et celui de la classe en hpa 2/ Note au repos la valeur lue sur le manomètre : Elle est de 1 bar 3/ Appuie sur le piston et note la valeur lue sur le manomètre : Elle monte à 1,5 bar 4/ Tire sur le piston et note la nouvelle valeur lue : Elle descend à 0,6 bar. Partie 2 : animation sur le site internet (vidéoprojecteur en classe). htm Partie 3 : Manipulation en classe. (professeur et élèves). 2 forces sont en duel : la force de l eau(poids) et la force de l air (pression). La force la plus forte est la force de l air car la feuille retient l eau liquide. Explication avec les molécules : Les molécules d air situées sous la feuille appuient dessus plus fortement que les molécules d eau. Partie 4 : Avec ballon de baudruche. Partie 5 : Animation pompe à vélo. (professeur et élèves). Partie 6 : Travail à la maison : Fin de l activité sur l altitude et la météo. 1/ Qu est ce que la pression atmosphérique? C est l action exercée par l air à la surface de la Terre, c'est-àdire le poids de l air sur nos têtes. 2/ Compare les résultats des deux figures 2 et 3. Dans quel cas la pression est-elle la plus faible? C est au sommet du Puy de Dome en altitude que la pression est la plus faible. 3/ Explique, à l aide de tes connaissances, pourquoi le niveau de mercure est plus bas dans le tube de la figure 3. Cela est dû au fait que l air exerce une force plus faible à la surface de la cuve de mercure puisqu il y a moins de molécules d air (les chocs sont moins nombreux). Dans le tube de Torricelli, le niveau de mercure est donc plus bas car la force exercée par l air à l extérieur est plus faible. 4/ Pourrait-on remplacer le mercure par de l eau, en sachant que le mercure pèse 13.6 fois plus que

6 l eau? Cela est possible, mais il faudrait que le tube soit très haut dans ce cas. 5/ A la pression atmosphérique, trouve la hauteur de la colonne d eau qui appuierait autant que la colonne de mercure de 76 cm. Il suffit de faire un produit en croix. L eau pesant 13.6 fois plus, il suffit de faire : h = 13.6 x 76 cm = m. 6/ Application : Pourquoi le niveau de la menthe à l eau monte-t-il dans la paille. Explique avec la pression atmosphérique. Le niveau monte car en aspirant, on crée une dépression : la pression à l intérieur de la paille devient inférieure à la pression atmosphérique. L air extérieur appuie alors plus fortement sur la surface liquide du verre et le liquide monte. Expérience professeur «canette écrasée» + fiche explication distribuée. A retenir : La pression d un gaz est due aux chocs des molécules d air sur les parois du flacon qui le contient. Elle s exprime en «Pascal» (Pa), en hommage au physicien Blaise Pascal (XVII ème ), ou en «bar» (bar). Elle se mesure avec un manomètre ou un baromètre. Comme tous les gaz, l air est expansible et compressible car il existe des espaces vides entre les molécules : Ces espaces peuvent être : diminués en comprimant (augmentant la pression). augmentés en détendant (diminuant la pression). Lorsque l air n est pas contenu dans un récipient, il appuie sur tout ce qui existe : c est la pression atmosphérique «P atm». On estime en moyenne au niveau de la mer, P atm = hpa La pression diminue avec l altitude car il y a moins de molécules d air qui appuient. Les molécules deviennent de plus en plus rares et l espace vide entre elles augmente. Exercices : Feuille d exercices Propositions pour révision contrôle : Animations et QCM sur le site. Evaluation sommative