4e – 4 – L’air qui nous entoure

4.1. L’atmosphère

{étude du document du livre p14}

L’atmosphère est la pellicule de gaz qui enveloppe la terre sur une épaisseur d’environ 500 km. L’atmosphère est composé de différentes couche superposées. Celle dans laquelle nous vivons s’appelle troposphère.

La troposphère contient 80 % de la masse totale de l’atmosphère. Dans la troposphère, la température  et la pression diminuent avec  l’altitude.

Au-dessus de la troposphère se trouve la stratosphère qui contient la couche d’ozone qui nous protège des rayons ultraviolets nocifs du soleil.

L’atmosphère sert également d’isolant thermique à la terre en évitant de forts écarts de température entre le jour et la nuit.

4.2. Composition de l’air

L’air est le mélange de gaz qui est présent dans la troposphère. C’est un mélange de plusieurs gaz : diazote, dioxygène, argon, dioxyde de carbone … L’air peut également contenir de la vapeur d’eau ainsi que de très nombreux composés en faible quantité.

Les deux constituants principaux de l’air sont le diazote (~78 %) et le dioxygène (~21 %). On peut dire que l’air contient 1/5ème de dioxygène et 4/5ème de diazote.

L’air pur n’existe pas car l’air est forcément un mélange !

4.3. Différence entre fumées et gaz

Activité

Expérience :

  • On rempli deux ballons en verre. L’un avec de l’air, l’autre avec de la fumée provenant d’une buchette incandescente ou de l’encens. A laide d’une source de lumière (laser) on éclaire les deux ballons.

On constate que la fumée disperse la lumière car elle est formée de milliers de petits particules en suspension dans l’air. Un gaz est toujours transparent et souvent invisible.

On utilise la propriété de dispersion de la lumière par les fumées pour fabriquer des détecteurs (étude de document – Belin)

4.4. Volume et masse de l’air

Activité

Expérience :

  • On rempli une seringue avec de l’air puis on manipule le piston. La même expérience est ensuite réalisée avec de l’eau (idéalement branché sur un manomètre électronique).

4e pression gaz eau

Un gaz est compressible car on peut diminuer son volume, ce qui a pour effet d’augmenter sa pression. Inversement, un gaz est également expensible. On constate que l’eau est incompressible, ce qui est le cas de tous les liquides.

La pression est une grandeur physique qui permet de décrire un gaz. Pour mesurer la pression on utilise un manomètre. Il existe des manomètres de différentes sortes : a liquide, métallique… La pression de l’atmosphère est mesurée à l’aide d’un baromètre.

4e pression

Activité

Expérience :

  • On pose un ballon plein d’air sur une balance. Le ballon est ensuite vidé dans une bouteille par déplacement d’eau pour mesurer le volume d’air que contenait le ballon. Le ballon est ensuite repesé.

4e masse air

4e mesure masse air

On constate que le ballon vide a une masse plus faible que le ballon plein : l’air est pesant. De même on remarque expérimentalement que la masse d’un litre d’air est d’environ 1,3 g.

On dit que la masse volumique de l’air est de 1,3 g/l dans des conditions normales de température et de pression.

Exercices et expériences sur l’air :

 

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