Page 1 sur 6 ACTIVITE N 1 L HISTOIRE DE LA DECOUVERTE DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE I. Lisez attentivement les textes ci-dessous : Texte 1 : "La nature a horreur du vide", disait-on à l'époque de Galilée. La doctrine d'aristote avait traversé les siècles On pensait qu'il suffisait de faire le vide, en aspirant l'air contenu dans un tuyau, pour élever l'eau d'un puits. Mais les fontainiers de Florence étaient confrontés à un problème : ils étaient incapables de faire monter l'eau au delà d'une hauteur de 10 mètres. Ne parvenant pas à expliquer ce phénomène, ils s'adressèrent à Galilée (1564-1642) en personne. En 1638, l'illustre physicien se rend sur les lieux, constate les faits, reconnaît que la théorie d'aristote a ses limites mais ne propose pas d'explications convaincantes. Ce n'est que deux ans plus tard, en 1643, que le problème sera résolu par le disciple de Galilée : Torricelli (1608-1647). Texte 2 : Torricelli ne croit pas à la théorie d'aristote (l'horreur du vide). Il pense plutôt que c'est l'air, en poussant sur la surface de l'eau du puits, qui fait monter le liquide dans le tube. Pour vérifier son hypothèse, Torricelli réalise une expérience avec du mercure 13,6 fois plus dense que l'eau. Il remplit de mercure un tube d'un mètre de long scellé à l'une de ses extrémités, bouche avec un doigt l'autre extrémité puis retourne ce tube sur une cuve contenant du mercure. Le niveau de mercure dans le tube baisse pour se stabiliser à environ 76 cm au dessus de la surface de mercure de la cuve. Torricelli est alors convaincu que la poussée de l'air (la pression atmosphérique), s'exerçant sur le mercure de la cuve compense le poids de la colonne de mercure, empêchant le tube de se vider. L'élève de Galilée vient d'inventer un dispositif permettant de mesurer la pression atmosphérique par la hauteur d'une colonne de mercure. Le baromètre est né! Au niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 760 mm de mercure. Texte 3 : A cette époque, Blaise Pascal (1623-1662) jeune physicien français, reproduit l'expérience de Torricelli. Le résultat lui suggère une hypothèse : si la hauteur de la colonne de mercure est liée à la pression atmosphérique, alors cette hauteur doit varier avec l'altitude. Pour vérifier son hypothèse, Pascal demande à son beau frère (F. Perrier) demeurant en Auvergne, de monter sur le Puy de Dôme avec un baromètre. La hauteur de mercure diminue au fur et à mesure que l'on s'élève en altitude. A la hauteur de 1000 m Perrier constate une baisse de 8 cm! La pression atmosphérique ne vaut plus que 680 mm de mercure. En hommage à Pascal (qui a rédigé, par la suite, plusieurs ouvrages sur le vide et la pesanteur de l'air) on donnera son nom à l'unité légale de la pression (symbole Pa). Un multiple du Pascal est fréquemment utilisé, notamment en météorologie pour exprimer la valeur de la pression atmosphérique : l'hectopascal (hpa). Au niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 1013 hpa (équivalent à 760 mm Hg). II. Questions : But : Reconstituer l historique de la découverte de l atome. Pour cela vous découperez les documents encadrés ainsi que les dates et les illustrations et vous les placerez dans l'ordre chronologique en vous aidant des textes que vous avez lus.
En 1640 les fontainiers observent qu aucune pompe aspirante ne parvient à faire monter l eau à plus de 10,5 En 1640 les fontainiers réussissent enfin, grâce à Galilée, à faire monter l eau à plus de 10,5 mètres. Torricelli, pensant que l air exerce une pression sur le liquide, décide de faire des expériences avec du mercure, car il est moins dense (lourd) que l eau. Torricelli, pensant que l air exerce une pression sur le liquide utilisé, décide de faire des expériences avec du mercure plutôt qu avec de l eau, afin de diminuer la taille du matériel d expérimentation. Torricelli, pensant que le mercure se dissout moins dans l air que l eau, décide de faire des expériences avec du mercure Forces dues à la pression de l air. Dans l expérience de Torricelli, la hauteur du mercure dans le tube est de 76 cm par rapport à la surface du liquide, mais varie en fonction de la longueur du tube. Dans l expérience de Torricelli, la hauteur du mercure dans le tube est toujours de 76 cm par rapport à la surface du liquide, quelque soit la longueur hauteur du tube. Torricelli conclut que c est la pression atmosphérique qui fait monter l eau dans les tuyaux quelle que soit la pompe. Torricelli conclut que «la nature a horreur du vide», autrement dit qu elle s oppose à une augmentation trop grande de l espace vide audessus de l eau. La pression atmosphérique est trop faible pour élever l eau à plus de 10 mètres au dessus de la surface. Blaise Pascal reprend les expériences de Torricelli ; ll décide de réaliser l expérience en altitude sur la tour Saint-Jacques, car il pense que «la pesanteur de l air» dépend de l altitude L air se raréfie si l on monte en altitude Blaise Pascal reprend les expériences de Torricelli. Il décide de réaliser l expérience en altitude sur la tour Saint-Jacques, pensant que le mercure est moins dense en altitude L air se raréfie si l on descend en altitude Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l expérience en haut du Puy-de-Dôme à différentes altitudes pour confirmer que la pression de l air augmente avec l altitude. Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l expérience en haut du Puy-de-Dôme, à différentes altitudes, pour confirmer que la hauteur de mercure dans le tube varie avec l altitude Pascal demande à Florin Périer, son beau-frère de réaliser l expérience en haut du Puy-de-Dôme, à différentes altitudes, pour confirmer que la hauteur du mercure dans le tube ne varie pas avec l altitude. La hauteur de mercure dans le tube dépend de la pression de l air. Chapitre 3 Les propriétés de l air Chimie 4ème Page 2 sur 6 ACTIVITE N 2 CHRONOLOGIE DE LA DECOUVERTE DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE But : Dans la chronologie ci-dessous, reprenant le déroulement des découvertes ou expériences menées, barrez les cadres qui ne correspondent pas à la réalité des faits ou qui ne traduisent pas le raisonnement suivi par les personnages.
Page 3 sur 6 ACTIVITE N 3 PRESSION ET ALTITUDE 1. On a réalisé l expérience de Torricelli à plusieurs endroits de la planète, à des altitudes différentes. On observe dans le tube des hauteurs de mercure plus ou moins grandes. Placer le bon résultat au bon endroit? 2. Conclusion : supprimez ci-dessous les cadres qui donnent une affirmation fausse Empire State Building Tour Burj Dubaï Tour Eiffel Sous le niveau de la mer Pyramide de Khéops Bateau sur la mer Plus l altitude est élevée, plus la pression de l air est importante Plus l altitude est faible, plus la pression de l air est importante La pression de l air est la même quelle que soit l altitude Plus l altitude est élevée, plus la pression de l air est faible Plus l altitude est faible, plus la pression de l air est faible
Lis attentivement le texte suivant et complète le tableau La grandeur pression se note P. Pour mesurer la pression de l air emprisonné dans un récipient ou dans un pneu, on utilise un manomètre. L unité de pression dans le Système International (S.I.) est le Pascal, de symbole Pa, du nom du physicien français Blaise Pascal (1623-1662). Le Pascal est une petite unité. Dans l industrie et dans la vie courante, on utilise comme unité pratique de pression le Bar : 1 bar = 100 000 Pa = 10 5 Pa On trouve des manomètres dans les stations de gonflage. Les enveloppes en caoutchouc des pneus ne sont pas parfaitement étanches, c est pourquoi elles laissent passer un peu d air. La pression de l air à l intérieur du pneu diminue et est parfois responsable d accidents mortels. Il est donc nécessaire de contrôler chaque mois la pression des pneus. C est un élément important de la sécurité routière. Un pneu qui se trouve à une pression inférieure à celle prévue par le constructeur s écrase de façon excessive. Cet écrasement augmente les distances de freinage, la consommation de carburant et provoque un échauffement anormal pouvant entrainer l éclatement du pneu. A l inverse, une surpression peut entrainer une perte d adhérence avec la chaussée. Nom de la grandeur Symbole de la grandeur Nom de l unité (SI) Symbole de l unité (SI) Nom d une unité usuelle de pression Symbole d une unité usuelle de pression Ecrire les mesures suivantes : Chapitre 3 Les propriétés de l air Chimie 4ème Page 4 sur 6 ACTIVITE N 4 La grandeur pression....
Page 5 sur 6 ACTIVITE N 5 L air a-t-il une masse? I. Etude préalable : a. Hypothèse : Donner une réponse à la question du titre :.. b. Vérification de l hypothèse : Décrivez et schématisez ci-dessous les différentes étapes d une expérience permettant de répondre à la question. Etape 1 Etape 2 Etape 3 Appeler le professeur. II. Masse d un litre d air : 1. Ranger les différentes étapes de l expérience dans l ordre chronologique. 2. Masse d un litre d air : A l aide des résultats de l expérience ci-dessus, calculer la masse d un litre d air, en détaillant le calcul. 3. Conclusion : Masse d un litre d air :
Page 6 sur 6 ACTIVITE N 6 L AIR EST-IL COMPRESSIBLE ET EXPANSIBLE? I. Définitions : Compressible : dont le volume peut être diminué / augmenté. Expansible : dont le volume peut être diminué / augmenté. II. Représentation de l air dans une seringue : A l aide de l animation proposée au tableau représenter l air dans une seringue, en respectant les proportions (attention : ne représenter que 5 molécules en tout) Consignes : - Représenter la position du piston dans chaque seringue. - Représenter 5 molécules. - Attention, les molécules doivent avoir la même «grosseur» dans les différentes représentations. - Compléter alors la conclusion. 1. Compressibilité d un gaz : Au départ : A la fin : Conclusion : Lors de la compression de l air, les molécules se rapprochent / s éloignent. 2. Expansibilité d un gaz : Au départ : A la fin : Conclusion : Lors de l expansion de l air, les molécules se rapprochent / s éloignent.