Mesure de la masse d'un litre d'air.

Sur les expériences et manipulations, buts, pertinence, déroulement, explication scientifique, organisation pratique et trucs et astuces... Pour les documents pédagogiques, merci de les placer dans la section du niveau concerné.

Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede Emeline » 12 Jan 2013, 23:18

Merci !
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede rinou » 29 Jan 2013, 18:53

Personnellement je fais avec un petit ballon de foot (ou autre) miniature qu'on trouve à décathlon ou ailleurs, j'en ai trouvé à 4 Euros, avec mes balances (300-0.1g) ça marche nickel . Un ballon de ce type pèse environ 150 g.
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede Emeline » 11 Fév 2013, 11:03

Je vais tenter avec un petit ballon aussi alors !
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede steph59400 » 10 Avr 2013, 07:33

perso, à l'aide d'une bouteille en verre d'un litre de sirop, muni d'un bouchon adapté avec un robinet provenant je pense d'une burette "cassée", on fait un vide partiel convenable avec une pompe à vide ; on tare ensuite la balance bouteille vide, robinet fermé ; on ouvre, les élèves entendent le gaz entrer dans la bouteille, et on lit la masse d'air : 1,2 à 1,3 g.

C'est notre aide technique de labo qui avait réalisé l'adaptation robinet/bouteille.

Expérience réalisée de nombreuses fois en classe de 4ème sans avoir de problème.

La pompe permet le plus souvent de réaliser un vide partiel avec la cloche à vide.
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede marcopauli » 25 Nov 2020, 16:14

Je n'ai jamais obtenu un résultat satisfaisant sur cette manip...

Je fais pourtant exactement ce qui est décrit dans de nombreux manuels avec un ballon de foot, un flexible et la bouteille renversée dans un cristallisoir.

A chaque fois nous trouvons un résultat bien en dessous de la valeur attendue (quelques dixièmes de grammes), ce qui me laisse perplexe car on s'attendrait plutôt à surestimer la masse par perte d'air en dehors de la bouteille. Il est même arrivé de trouver exactement la même masse après avoir vidé généreusement le ballon !

No comprendo...
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede physix » 25 Nov 2020, 16:44

Le ballon doit garder sa forme ronde quand il est dégonflé (poussée d'Archimède identique entre avant et après)
J'ai refait la manip il y a 1 mois : https://www.youtube.com/watch?v=dpTf225Ew3A
Avec le pulvérisateur : https://www.youtube.com/watch?v=nZnlMt6ARcI
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede Aranel53 » 25 Nov 2020, 16:51

Effectivement, c'est étrange... Pour ma part, ça marche plutôt très bien. Mais il y a plusieurs problèmes techniques qui peuvent venir fausser les résultats.

- Le premier problème que j'ai eu c'est les gouttes d'eau, si on ne fait pas attention avec le déplacement d'eau, on peut vite avoir les mains mouillées et quelques gouttes c'est quelques dixièmes de gramme et ça fausse pas mal les résultats (donc ça alourdit le ballon après la perte de l'air et ça peut compenser ?).
- La qualité de la balance est à surveiller aussi, si la balance n'est pas bien conçue ou bien horizontale, suivant l'endroit où on pose le ballon, la masse affichée peut varier pas mal. Ou alors veiller à bien reposer le ballon au même endroit.
- La quantité d'air enlevée : moi j'utilise une éprouvette graduée d'un litre, j'ai la chance d'avoir ça au labo et j'en recommande l'acquisition (pour visualiser 1l = 1dm3) et c'est assez joli pour la masse de l'air. Mais bon, pas indispensable, la bouteille de perrier d'un litre ça marche bien aussi.
- Enfin, oui je confirme, bien surgonfler au début le mini ballon de foot ou le mini ballon de basket pour bien enlever un litre ou deux d'air sans changer le volume total du ballon, sinon on trouve moins que prévu à cause de la variation de la poussée d'archimède.
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede marcopauli » 29 Nov 2020, 11:14

Merci pour les avis. Effectivement j'effectuais l'expérience avec un ballon à demi-gonflé, ce qui m'obligeais à le presser pour faire sortir l'air. J'ai donc refait l'expérience avec le ballon bien gonflé au départ et ça marche beaucoup mieux (masse trouvée environ égale à 1g) !

L'explication physique m'échappe un peu... je ne comprends pas pourquoi la variation de la poussée d'Archimède minimise le volume d'air expulsé. J'aurais plus cherché du coté de la thermodynamique (détentes réversibles/irréversibles...)

J'en profite pour poser une autre question sur le même sujet : comment expliquer aux élèves qu'on ne peut pas mesurer la masse de l'air correctement en utilisant un ballon de baudruche (on trouve environ 0,1g) ?
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede Aranel53 » 29 Nov 2020, 12:18

Sans parler de poussée d'Archimède, une manière un peu fausse mais plutôt compréhensible est de dire que la balance est mise à zéro avec de l'air dessus.
Donc si on met de l'air dans le ballon "comme avant", la balance ne "voit" pas de changement. Que l'air soit dedans le ballon ou soit dehors mais à côté du ballon a le même effet sur la balance. Je vais essayer un schéma.
EDIT : voilà le schéma, je ne sais pas si c'est clair.

Par contre, si on gonfle le ballon, le plastique élastique appuie pour reprendre sa place et va comprimer un peu l'air. Donc on a un peu "plus d'air" dans un ballon gonflé et tendu que dans l'air autour du ballon tout plat (ou dans un sac plastique rempli d'air mais mou). Donc la balance mesure la différence entre l'air habituel et l'air comprimé, et c'est pas beaucoup car le caoutchouc du ballon ne comprime pas beaucoup l'air, donc n'augmente pas beaucoup la quantité d'air pour le même volume...

Et sinon, on peut évoquer la poussée d'archimède. Si l'air a la même masse volumique dedans et dehors, il n'appuie pas sur la balance. Donc il faut augmenter ou diminuer la masse volumique à l'intérieur pour qu'une variation soit mesurée.

Pour la réalité de la masse de l'air (sans mesure précise), je conseille l'utilisation des boites de stockage des aliments sous vide avec la petite pompe. C'est très visuel pour la masse de l'air, et ils comprennent plutôt bien qu'on n'arrive pas à enlever tout l'air.
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Re: Mesure de la masse d'un litre d'air.

Messagede marcopauli » 29 Nov 2020, 15:38

Merci pour ce schéma, qui est très clair. Je le réutiliserai sûrement en 4ème.

L'explication à partir de la masse volumique est très intéressante aussi. Cela peut rappeler des notions de 5ème sur les mélanges de liquides.

Globalement, on perçoit la difficulté de déterminer la masse à partir du poids (pour les gaz).
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