MOUVEMENTS ET INTERACTIONS
CH11 DESCRIPTION D’UN FLUIDE AU REPOS AE LOI DE BOYLE MARIOTTE
Notions et compétences : Échelles de description. Grandeurs macroscopiques de description d’un fluide au repos : masse volumique, pression, température. Expliquer qualitativement le lien entre les grandeurs macroscopiques de description d'un fluide et le comportement
microscopique des entités qui le constituent. (4°) Modèle de comportement d’un gaz : loi de Mariotte. Utiliser la loi de Mariotte. Tester la loi de Mariotte, par exemple en utilisant un dispositif comportant un microcontrôleur. (3°) Loi fondamentale de la statique des fluides. Dans le cas d’un fluide incompressible au repos, utiliser la relation fournie exprimant la loi fondamentale de la statique des fluides : P2-P1 = g(z1-z2).
Tester la loi fondamentale de la statique des fluides.(1°2°)
I PRESSION ET PROFONDEUR
1°) Principe : Quand un apnéiste s’immerge et descend vers les
profondeurs, il emporte de la surface une certaine quantité d’air dans ses poumons. A mesure que la profondeur croît, la pression subie augmente (d’un bar tous les 10 mètres). Si la pression n’a aucun effet sur le volume des parties solides ou liquides du corps, elle en a un sur l’air contenu dans les diverses cavités (comme les poumons).
2°) Pression et profondeur : Matériel : Eprouvette, tube gradué tous les5cm, capteur de pression.
Vérifions que la pression augmente bien avec la profondeur (REA)
a) Manipulation : Insérer le tuyau relié au pressiomètre dans une éprouvette remplie d’eau.
b) Faire un schéma du dispositif
c) Relever dans un tableau les valeurs de la pression en fonction de la profondeur que vous mesurerez à partir de la surface avec votre règle graduée. (5 Valeurs au moins).
d) Sous regressi ou atelier scientifique Tracer P en fonction de h. Comment évolue la pression en fonction de h ?
II PRESSION ET VOLUME
Matériel : un capteur de pression, une seringue Protocole : (REA)
On enferme un certain volume d’air dans le corps d’une seringue, de telle sorte que le piston soit vers le milieu. A l’aide d’un tuyau court, on fixe à l’extrémité de la seringue un manomètre ou un capteur de pression. On mesure les valeurs de P (pression en hectopascal hPa et V volume en mL ou cm3 ) a) Faire le schéma de l’expérience mise en œuvre.
b) Effectuer les mesures à l’aide du matériel disponible. Réaliser une série de plusieurs mesures de volume et de pression en diminuant et en augmentant le volume occupé par l’air. Réfléchissez à un
moyen d’améliorer la précision de vos résultats et le mettre en pratique c) Relever tous les résultats expérimentaux, avec leur unité, dans un tableau (à recopier sur votre compte-rendu)
Exploitation :(ANA)
d) A partir du tableau de mesures, indiquer comment évolue la pression d’un gaz lors d’une variation de volume.
e) Sous Régressi ou Atelier scientifique représenter graphiquement, l’évolution de la pression P en fonction du volume V
f) Calculer le produit P.V pour chaque mesure.
g) Une relation simple entre P et V peut-elle être établie à partir de ce graphique ? Ceci constitue la loi de Boyle- Mariotte. L’énoncer en une phrase.
III/ MODELISATION (APP-VAL) : La pression au niveau microscopique
A l’aide de l’animation, « pressin » contenue dans le dossier partage, observer comment évolue la pression en fonction du volume de la seringue. Retrouvez-vous les résultats du II-d°). Comment évoluent les chocs contre les parois de la seringue, en fonction du volume d’air contenu dans la seringue et la pression ?
5°) Pour conclure : A température constante, quelle relation lie les grandeurs P et V ?
Comment évolue le volume d’air enfermé dans les poumons d’un plongeur quand il descend en apnée vers les profondeurs ?
