TP n°5 : Loi de Boyle-Mariotte
Répondre aux questions :
1/ Qu’est ce qui peut provoquer le déchirement des tissus pulmonaires lors de la remontée ?...
2/Pourquoi un ballon se dégonfle (ou se gonfle) quand on le déplace dans la piscine ?...
3/ Quand la pression augmente, que fait le volume ? Quand la pression diminue, que fait le volume ? ………..
Expérimentation :
On dispose d’un capteur qui mesure la pression P en hPa.
Donner la valeur de la pression atmosphérique du jour en hPa : ……….
La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer est Patm = 1 013 hPa.
Comparer la valeur mesurée à Patm : ………
……….
Protocole :
Une seringue enferme un volume V d’air, mesuré en mL. Régler le volume de la seringue à
V = 30 mL
. Relier la seringue au capteur de pression par l’intermédiaire du tuyau.
Vérifier que la pression lue n’a pas changé par rapport à la pression atmosphérique du jour. Sinon débrancher le tuyau et reconnecter doucement.
Pour chaque volume Vtotal (en mL), tu mesureras la pression P (en hPa). Opérer très doucement pour ne pas échauffer l’air:
ainsi la température de l’air enfermé est constante et égale à la température ambiante : T(K) = ………..
Il faut aussi tenir compte du volume d’air contenu dans le tuyau. Calcule ce volume en considérant que le tuyau est un cylindre : Vtuyau =………
Quel est le volume d’air total initial ? Vtotal= Vseringue + Vtuyau = ……….+………= ………..mL
La quantité d’air à l’intérieur change-t-il pendant l’expérience ?...
Complète seulement les 3 premières lignes du tableau (Vseringue (mL), Vtotal (mL), P (hPa))
Vseringue (mL) 15 20 25 30 35 40 45 50
Vtotal (mL) P (hPa) PP (Pa) VV (m3 ) PP x VV (en Pa.m3)
Exploitation des résultats avec un tableur (REGRESSI ou OPEN OFFICE)
Entrer, dans Régressi ou open office, les valeurs de P et de V.
Créer deux nouvelles variables dans la page expression PP et VV correspondant à la pression en Pa et au volume du gaz en m3. Compléter alors les deux lignes du tableau ci-dessus.
Visualiser la courbe PP = f(VV) avec PP en ordonnée et VV en abscisse. Quelle est l’allure de la courbe obtenue ? Dessine une esquisse.
Dans Régressi, créer une nouvelle variable intitulée « produitPPVV » en multipliant PP et VV. Complète alors la dernière ligne du tableau.
Que peut-on dire approximativement de ce produit ? Quelle est la valeur de cette constante ?
Lors de l’expérience, la température et la quantité de matière d’air sont-elles restées inchangées ?
Vu que « produitPPVV » = constante = k on peut dire que PP = k VV= k x
VV
Visualiser dans Regressi la courbe PP = f (
VV) ? Donner son équation.
En déduire la loi de Boyle-Mariotte :
A température constante et pour une quantité de gaz constante, la pression P d’un gaz est ……… à son volume V.
OU le produit de la pression P par le volume V est ………
Donner les deux expressions mathématiques correspondantes : et
Témoignage d’un plongeur du CALYPSO de J.Y Cousteau :
« Mes amis et moi étions au large lorsqu’un requin blanc nous a surpris…Par chance, nous avons pu remonter à la surface mais beaucoup trop rapidement : Pris de peur, je n’ai ni eu le temps, ni le réflexe, de respirer suffisamment et j’ai été victime d’un accident barotraumatique : mes poumons ont gonflé et se sont déchirés par surpression … Heureusement, cela ne m’a pas été mortel(…) Quand j’ai vu le requin , j’étais à une profondeur de 20 m, sous 3 bars de pression ; A la surface, l’air était à la pression atmosphérique d’environ 1 bar.
(…) Tout cela aurait pu être évité si je n’avais pas bloqué ma respiration pendant ma remontée.
Quand j’ai été guéri, je me suis rappelé qu’un ballon plongé à quelques mètres de profondeur voit son volume diminuer.
