Loi de Boyle-Mariotte

Documents pareils
Mesure du volume d'un gaz, à pression atmosphérique, en fonction de la température. Détermination expérimentale du zéro absolu.

MANUEL D INSTALLATION ET DE MISE EN SERVICE SOMMAIRE. Fonction. Avertissements Gamme de produits Caractéristiques techniques

CONSTRUCTION D UN CHAUFFE EAU SOLAIRE

Exemples d utilisation de G2D à l oral de Centrale

Ballon d'eau chaude sanitaire et composants hydrauliques

Humidimètre sans contact avec mémoire + Thermomètre IR

Collecteur de distribution de fluide

GUIDE D'INSTALLATION. Lave-Vaisselle

cuisinespyrosafe FTE C Janvier 2011

Mesures du coefficient adiabatique γ de l air

Fonctions de plusieurs variables

Notions physiques Niveau 2

STEAMY MINI. Nous vous félicitons pour l acquisition de l appareil «STEAMY - MINI», un appareil de grande qualité.

Réglementation incendie en ERP

Manuel d utilisation pour la Presse à Transfert Grand Format Pneumatique Double Poste

LA MESURE DE PRESSION PRINCIPE DE BASE

Projet d auto-construction d un chauffe-eau solaire au pays des Cigales

DROUHIN Bernard. Le chauffe-eau solaire

Thermoplongeurs. Résistances électriques à bride Ø 180mm. Joint EPDM pour résistance électrique à visser. Réchauffeur de boucle inox 304

Notice d'installation et de mise en service Stations de transfert d énergie : DKCS 8-50

SERVICES INDUSTRIELS. Bienvenue

GUIDE D'INSTALLATION Lave-Vaisselle

Gamme CLINOX 3A LAVE-BASSINS

Instructions d Installation & Maintenance KAPTIV PURGEUR DE CONDENSAT SANS PERTE D AIR 07/09

Activités de mesures sur la masse à l aide d unités de mesure conventionnelles. L unité de mesure la plus appropriée

ÉGOUTS ANALISATIONS NETTOYAGE PROFESSIONNEL

NOTICE D INSTALLATION

L offre DualSun pour l eau chaude et le chauffage (SSC)

Sommaire buses. Buses

Votre revendeur CHAPPÉE

Une chaudière mixte est facilement identifiable : elle se déclenche chaque fois que vous ouvrez un robinet d eau chaude.

ENCASTREZ UN EVIER ET POSEZ UN MITIGEUR A DOUCHETTE

TP 3 diffusion à travers une membrane

Détection de fuite hélium Aspect Mesure

DETECTEUR DE FUITES PORTATIF Méthode H2

2 Trucs et Astuces 2

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

Questions avant intervention pour dépannage Enomatic

NOTICE D'INSTALLATION, DE MISE

Chaudières électriques MURALES

DOSSIER TECHNIQUE R-GO SPA. Production et assemblage 100 % Française. 3 Rue Pierre Mendès France ARGENTAN

Tarif Chauffage Janvier 2015

SANTOS espresso n 75. N 75 (Modèle Noir)

POOL CONTROL. VERSION : ph +/- MANUEL D UTILISATION

THERMODYNAMIQUE: LIQUEFACTION D UN GAZ

Diamètres 3" 4" 6" 8" Type de Bride PN 16 PN 16 PN 16 PN 16. Orangé-rouge (RAL 2002) Agrément CE/APSAD CE/APSAD CE/APSAD CE/APSAD

ENERGIS. CHAUDIÈRE ÉLECTRIQUE - EAU CHAUDE DE CHAUFFAGE 36 À kw

DECLARATION DES PERFORMANCES N 1

Une production économique! Echangeur d ions TKA

Glendinning propose depuis plus de trente ans des solutions innovantes d une qualité exceptionnelle pour l industrie nautique.

RUBIS. Production d'eau chaude sanitaire instantanée semi-instantanée.

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

Premier principe : bilans d énergie

SECURIT GSM Version 2

Guide du bon contrôle de fuite

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Consommation de diesel pour les véhicules à moteurs

Mesurer la consommation d air comprimé ; économiser sur les coûts d énergie

Armoires de réfrigération et de congélation Inventus / GN 2/1 profonde

C Nias Dual. Chaudières murales à tirage forcé, foyer étanche et ballon eau chaude sanitaire. chaleur à vivre. Nord Africa

Vanne de mélange DirectConnect série AMX300

BP/BL 150 à 500, B 650 à 1000

2.0. Ballon de stockage : Marque : Modèle : Capacité : L. Lien vers la documentation technique :

MEDIACLAVE. La stérilisation rapide, reproductible et sûre des milieux

Mode d emploi MP66 MEMP

Manomètre pour pression différentielle avec contacts électriques Exécution soudée Types DPGS43.1x0, version acier inox

Chauffage à eau chaude sous pression

APS 2. Système de poudrage Automatique

Notice d utilisation

SÉRIE RM Découpeuses-Cambreuses RM 40K / RM 40KS / RM 40P

Etudier le diagramme température-pression, en particulier le point triple de l azote.

entourer les catégories E q u i p e m e n t c o n c e r n é Lieu d'implantation : Charge initiale : Kg

Débit de 600 à 660 l/h. USAGE INTENSIF Fiche produit

PROBLEME(12) Première partie : Peinture des murs et du plafond.

LE PROJOPHONE de Fresnel

RÉALISATION DE GRAPHIQUES AVEC OPENOFFICE.ORG 2.3

PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR AGRICOLE SUJET

Mobiheat Centrale mobile d énergie

Outil de calage de talon de pneu

Robinetterie «haut de gamme» + Systèmes Robinetterie pour installations d eau potable «Aquastrom T plus» «Aquastrom C» «Aquastrom P»

SYSTEME A EAU POTABLE

Chapitre 7: Dynamique des fluides

NOTICE DE MISE EN SERVICE

CHAPITRE I : BASIC VALUATION CONCEPTS

Rafraîchisseur modèle Trav-L-Cool

Réseau SCEREN. Ce document a été numérisé par le CRDP de Bordeaux pour la. Base Nationale des Sujets d Examens de l enseignement professionnel.

Le K5 Premium Eco!ogic Home offre un fonctionnement eco-responsable et une palette d accessoires complète, incluant un kit d aspiration par exemple.

Filtres pour gaz et air. GF/1: Rp 1/2 - Rp 2 GF/3: DN 40 GF/4: DN 50 - DN 100 GF: DN DN 200

INSCRIPTION, CLASSEMENT ET EMBALLAGE. Communication de l expert de l Afrique du Sud

PRÉPARATEURS D EAU CHAUDE SANITAIRE INDÉPENDANTS

ENSEMBLES ROBINETTERIES. u ENSEMBLES ROBINETTERIES

NOTICE TECHNIQUE D INSTALLATION & D UTILISATION

Long Carbon Europe Sections and Merchant Bars. Poutrelle Angelina. L alchimie réussie entre résistance, légèreté et transparence

Buts de football mobiles

CODEX ŒNOLOGIQUE INTERNATIONAL. SUCRE DE RAISIN (MOUTS DE RAISIN CONCENTRES RECTIFIES) (Oeno 47/2000, Oeno 419A-2011, Oeno 419B-2012)

NORMES PATENTED L EXPERTISE AU SERVICE DE LA SÉCURITÉ ET DES PERFORMANCES. Catalogue Général A N D OT H E R P E N DI N G

N 15 PLOMBERIE /CHAUFFAGE SUJET

direct serve EN DE NI ES PT CZ SK

RACCORDS ET TUYAUTERIES

Transcription:

Loi de Boyle-Mariotte MF 2400 13322 Mode d emploi et résultats expérimentaux Centre technique et pédagogique de l Enseignement de la Communauté française Version 01

1. Description de l appareil L appareil est constitué: 1. d un tube transparent dont le diamètre extérieur est de 50 mm; sa hauteur est d environ 50 cm. Il est fixé sur un panneau maintenu verticalement à l aide d un support; 2. d un manomètre de classe 1,0 (voir 5, page 5: incertitudes de mesure) monté sur la partie supérieure du tube; 3. d un robinet à gaz placé sous le manomètre; il permet d amener la pression de l air contenu dans le tube à la pression atmosphérique; 4. d un compresseur contenant de l eau déminéralisée qui peut être envoyée, par un tuyau flexible, à l intérieur du tube transparent; 5. d un robinet à liquide permettant de modifier la hauteur d eau dans le tube; 6. d une règle graduée placée derrière le tube; 7. d un emplacement pour un thermomètre. Manomètre Robinet à gaz Règle graduée Emplacement pour thermomètre Tube transparent Compresseur Eau Robinet à liquide Tuyau flexible 1

2. Principe de fonctionnement Lorsque le robinet à gaz (1) est fermé, on peut, en ouvrant le robinet (2), faire varier le volume d air (3) emprisonné dans le tube 1 transparent, en modifiant la hauteur de la colonne d eau (4) située dans la partie inférieure du tube. Cette eau est chassée par de l air (5) que l on met sous pression dans le compresseur en pompant à l aide de la poignée (6). (1) (6) (3) (8) (9) (4) (5) (2) (7) Le compresseur doit contenir suffisamment d eau (7) pour que l air (5) qu il contient n arrive pas dans le tube. La règle graduée, placée directement derrière le tube, permet de mesurer la hauteur de la colonne d air pratiquement sans erreur de parallaxe. Connaissant le diamètre du tube, on en déduit le volume d air qu il contient. Pour déterminer le volume total de l air réellement comprimé, il faut ajouter, au volume d air contenu dans le tube, le volume intérieur des accessoires placés dans la partie supérieure de l appareil. Ce volume est indiqué sur le support de l appareil. La pression relative, c est-à-dire la surpression par rapport à la pression atmosphérique, est lue directement sur le manomètre. Pour déterminer la pression absolue, il suffit d y ajouter la pression atmosphérique du moment. 1 Ce tube peut résister à une pression relative de 2,5 bars. Il a été testé à cette pression au CTP. 2

On peut ainsi déterminer le lien entre la pression absolue p de l air (3) et son volume V, à température constante. Un thermomètre placé à l extérieur de l appareil permet de vérifier la constance de la température ambiante 2. On veillera à ne pas dépasser la pression relative de 1,5 bar. Les mesures de p et de V peuvent également se faire en détendant le gaz lorsqu il a été préalablement comprimé. Les résultats obtenus sont les mêmes que ceux déterminés lors de la compression du gaz. 3. Manipulation 11. Dévisser le bouchon du compresseur en enfonçant la poignée (6) jusqu au moment où le corps de la pompe peut être extrait. 12. Enlever la pompe et verser dans le compresseur 1,5 litre d eau déminéralisée (livrée avec l appareil). 13. Replacer le corps de la pompe dans le compresseur et revisser hermétiquement le bouchon à l aide de la poignée. 14. Vérifier que les bouchons de sortie (8) du compresseur et de la soupape de sécurité 3 (9) sont bien serrés. 15. Ouvrir le robinet (1). Faire de même avec le robinet (2) en faisant tourner la poignée de 90 dans le sens antihorlogique. 16. Comprimer l air (5) dans le compresseur en animant la poignée (6) d un mouvement de va-et-vient jusqu au moment où l eau (4) apparaît dans le tube transparent. 17. Fermer le robinet (2), noter la hauteur h de la colonne d air dans le tube ainsi que la pression atmosphérique. Le robinet (1) étant encore ouvert, la pression de l air dans le tube est égale à la pression atmosphérique; le manomètre indique 0 bar. Noter la température relevée par le thermomètre placé sur le support de l appareil et veiller à ce qu elle reste constante (ne pas exposer l appareil à une source de chaleur ou aux courants d air). 18. Fermer le robinet (1) afin que la masse d air dans le tube transparent reste constante. La pression du gaz dans le tube est, à ce moment, toujours égale à la pression atmosphérique. Ne plus toucher au robinet (1) pendant toute la durée de l expérience. 19. Ouvrir le robinet (2), puis continuer à comprimer l air (5) dans le compresseur. Dès que la pression relative atteint une valeur facilement lisible avec précision sur le manomètre (par exemple: 0,1 bar), fermer le robinet (2). Mesurer la hauteur h de la colonne d air et noter les résultats. 10. Refaire le point 9 de la manipulation sans dépasser la pression relative de 1,5 bar (effectuer 10 à 15 mesures). 11. Noter la température indiquée par le thermomètre (elle doit rester constante). 2 En plaçant une sonde thermométrique à l intérieur du tube, on constate que, pendant la compression de l air, la température s élève d environ 1 C si la pression relative passe de 0 à 1,5 bar en 5 minutes. 3 Cette soupape est réglée par le fabricant à une pression relative de 3 bars. 3

On peut aussi réaliser les mesures lors de la détente du gaz; dans ce cas, on procède de la façon suivante 4 : 1. Ouvrir le robinet (2), soulever légèrement et pendant une durée très courte (environ 0,1 ou 0,2 s) la soupape (9) du compresseur jusqu au moment où la pression du gaz atteint une valeur facilement mesurable avec précision sur le manomètre. 2. Refermer le robinet (2). Mesurer avec précision la hauteur h de la colonne de gaz. Noter les résultats obtenus. 3. Refaire les deux points précédents de la manipulation pour d autres valeurs de la pression (effectuer 10 à 15 mesures). 4. Vider le compresseur et récupérer l eau déminéralisée si l appareil n est pas utilisé pendant plusieurs semaines. Remarque Au départ de l expérience, si on comprime trop rapidement l air dans le compresseur, des bulles peuvent apparaître dans l eau et se mélanger à l air (3) que l on veut comprimer dans le tube. Si cet incident survient, il faut recommencer l expérience. Pour cela, ouvrir les robinets (1) et (2), pomper et laisser entrer environ 20 cm d eau dans le tube. Fermer le robinet (2) et attendre le dégazage de l eau. Ouvrir alors le robinet (2) et soulever la soupape (9) pour faire retourner l eau dégazée dans le compresseur. Refaire ensuite la manipulation à partir du point 5. 4. Exploitation des résultats expérimentaux 1. Noter les résultats obtenus dans un tableau tel celui ci-dessous et compléter les différentes colonnes sachant que: V tube : volume du gaz dans le tube; le diamètre intérieur du tube est indiqué sur l appareil; V int : volume intérieur de la partie supérieure de l appareil; ce volume est indiqué sur l appareil; V: volume total du gaz (V = V tube + V int ); p atm : pression atmosphérique; p rel : pression relative du gaz, indiquée par le manomètre; p: pression absolue du gaz (p = p atm + p rel ); ext : température extérieure. p rel h p V tube V V 1 pv (cm) (cm 3 ) (cm 3 ) (cm 3 ) (J) 2. Tracer les graphiques p = f(v) et p = g (V 1 ). Que peut-on en déduire? 4 À condition que l air (5) contenu dans le réservoir du compresseur soit à une pression égale à la pression du gaz (3) dans le tube. 4

5. Incertitudes de mesure L appareil est équipé d un manomètre de classe 1,0. Cela signifie que l incertitude absolue sur la pression relative indiquée par l appareil est de 1 % de la valeur à fond d échelle. Puisque le manomètre est gradué jusqu à 1,6 bar, l incertitude absolue sur toutes les pressions vaut 0,016 bar si on suppose qu il n y a pas d incertitude ou d erreur de lecture significative. Cette incertitude est la même pour toutes les mesures. Le diamètre intérieur du tube a été mesuré à l aide d un pied à coulisse numérique. Ce diamètre n est pas constant: des différences de l ordre du centième de millimètre sont constatées. La valeur moyenne du diamètre est indiquée sur l appareil. 6. Exemple de résultats obtenus Diamètre intérieur du tube: (4,37 ± 0,01) cm ext = 19,5 C (constante pendant la durée de l expérience) p atm = (1,017 ± 0,001) bar V int = (31 ± 1) cm 3 p rel h p V tube V V 1 pv (cm) (cm 3 ) (cm 3 ) (10 4. cm 3 ) (J) 0,000 ± 0,016 43,00 ± 0,05 1,017 ± 0,017 644,9 ± 3,7 675,9 ± 4,7 14,79 ± 0,08 68,7 ± 1,6 0,100 ± 0,016 39,00 ± 0,05 1,117 ± 0,017 584,9 ± 3,4 615,9 ± 4,4 16,24 ± 0,09 68,8 ± 1,5 0,200 ± 0,016 35,40 ± 0,05 1,217 ± 0,017 531,0 ± 3,2 562,0 ± 4,2 17,80 ± 0,10 68,3 ± 1,5 0,300 ± 0,016 32,40 ± 0,05 1,317 ± 0,017 486,0 ± 3,0 517,0 ± 4,0 19,34 ± 0,11 68,0 ± 1,4 0,400 ± 0,016 30,00 ± 0,05 1,417 ± 0,017 450,0 ± 2,8 481,0 ± 3,8 20,79 ± 0,12 68,1 ± 1,4 0,500 ± 0,016 27,80 ± 0,05 1,517 ± 0,017 417,0 ± 2,7 448,0 ± 3,7 22,32 ± 0,13 67,9 ± 1,3 0,600 ± 0,016 25,90 ± 0,05 1,617 ± 0,017 388,5 ± 2,5 419,5 ± 3,5 23,84 ± 0,14 67,8 ± 1,3 0,700 ± 0,016 24,10 ± 0,05 1,717 ± 0,017 361,5 ± 3,4 392,5 ± 3,4 25,48 ± 0,16 67,3 ± 1,3 0,800 ± 0,016 22,70 ± 0,05 1,817 ± 0,017 340,5 ± 2,3 371,5 ± 3,3 26,92 ± 0,17 67,5 ± 1,2 0,900 ± 0,016 21,40 ± 0,05 1,917 ± 0,017 321,0 ± 2,2 352,0 ± 3,2 28,41 ± 0,18 67,5 ± 1,2 1,000 ± 0,016 20,10 ± 0,05 2,017 ± 0,017 301,5 ± 2,1 332,5 ± 3,1 30,08 ± 0,19 67,1 ± 1,2 1,100 ± 0,016 19,00 ± 0,05 2,117 ± 0,017 285,0 ± 2,1 316,0 ± 3,1 31,65 ± 0,21 66,9 ± 1,2 1,200 ± 0,016 18,10 ± 0,05 2,217 ± 0,017 271,5 ± 2,0 302,5 ± 3,0 33,06 ± 0,22 67,1 ± 1,2 1,300 ± 0,016 17,10 ± 0,05 2,317 ± 0,017 256,5 ± 1,9 287,5 ± 2,9 34,79 ± 0,23 66,6 ± 1,2 1,400 ± 0,016 16,40 ± 0,05 2,417 ± 0,017 246,0 ± 1,9 277,0 ± 2,9 36,10 ± 0,24 66,9 ± 1,2 1,500 ± 0,016 15,60 ± 0,05 2,517 ± 0,017 234,0 ± 2,8 265,0 ± 2,8 37,74 ± 0,26 66,7 ± 1,2 5

Les incertitudes sont comprises dans la dimension des rectangles indiqués sur les graphiques. p 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 V (cm 3 ) Le graphique de p = f(v) est une courbe. On peut seulement en déduire que p et V ne sont pas des grandeurs proportionnelles. p 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 V 1 3 (cm ) Le graphique de p = g(v 1 ) est une droite qui, extrapolée, passe pratiquement par l origine. Son équation, obtenue au moyen du programme Excel, est: p = 6,5208. 10 2 V 1 + 5,79. 10 2 Les coordonnées de son point de percée avec l axe vertical sont: (0; 0,0579). En tenant compte des incertitudes, la loi de Boyle-Mariotte est bien vérifiée: pour une masse donnée de gaz, le produit p. V est constant si la température du gaz reste constante. 6

7. Sécurité Le tube transparent est en polycarbonate. Le fabricant garantit qu il peut résister à une pression de 2,5 bars. Des essais réalisés au CTP ont montré que ce tube pouvait résister à des pressions supérieures à 10 bars, pressions bien supérieures à celles utilisées lors du fonctionnement normal de l appareil. 7