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

[Aranel53]

De rien, mais j'ai copié mes molécules à la va vite à partir d'un autre schéma , si j'ai le temps je vais essayer de les agencer un peu mieux . Et peut-être les faire plus grosses pour que ce soit plus visuel.

[Aranel53]

Bon, j'ai pu me servir de mes schémas pour les 6e, qui ont compris qu'il y avait un problème entre mesurer la masse de la boîte pleine et vide ou avec le ballon de baudruche gonflé et dégonflé. Dans un cas on a 0,2 g pour un litre et demi et dans l'autre on a 1,4 g pour à peu près le même volume...

Et une classe a pensé à peser une seringue "pleine" et une seringue "vide" : aucune différence.

J'ai refait les schémas, les voici pour ceux que ça intéresse.

[marcopauli]

Expériences intéressantes mais quelle(s) conclusion(s) en avez-vous tiré en 6ème ? As-tu introduit la notion de molécule ?

[Aranel53]

En 6e, on est dans la question "qu'est-ce que la matière ?" et donc après avoir débroussaillé un peu le fait que la matière c'est ce qui compose les objets, qu'on peut la toucher, la déplacer, qu'elle existe sous trois états principaux, on arrive au volume occupé et à la masse. Et la question sur la réalité de la masse de l'air fait débat dans les réponses donc je leur demande d'inventer plusieurs expériences permettant de vérifier ces hypothèses. J'aime bien car ça permet de leur faire dessiner des balances, donc de travailler un peu de schématisation, cela permet de parler de la nécessité de faire une expérience qui fait varier un seul paramètre à la fois, car ils trouvent tous seuls que pour le ballon de baudruche on change aussi le volume et pas seulement la quantité d'air. Alors qu'avec la boîte, elle garde le même volume.

Bref, je trouve qu'on fait de la vraie physique en soulevant pas mal de nouvelles questions avec une situation très simple.

Et oui j'aborde très rapidement l'idée de molécule pour ancrer la discontinuité de la matière, qui n'est pas une notion évidente pour des 6e. (et pour personne spontanément en fait...)

[freche]

à propose des balances, j'ai trouvé sur internet des balances à 0,1 g près avec une portée de 3 kg et 0,01 g près avec une portée de 500 g (10-15 euros pièce). On les trouve sur amazon ou banggood par exemple

[JNB59]

La mesure de la masse d’un litre d’air pose toujours des problèmes alors qu’il existe plusieurs méthodes simples pour faire cette pesée. Voici quelques idées qui peuvent servir :
- Pour la méthode du ballon de foot (ou autre), prévoir 2 aiguilles (une pour dégonfler, l’autre pour regonfler), un tube PVC transparent de 1,5m à 2m de long adapté au filetage de l’aiguille. Serrer le tube avec un collier ou un fil de fer pour l’étanchéité. Si vous avez un robinet à mettre sur le tuyau, c’est mieux ; sinon il faudra plier le tuyau en Z pour arrêter la sortie de l’air. Recueillir l’air sortant avec des bouteilles plastique de 1,5L sur une grande bassine. La pesée du ballon se fait de préférence avec une balance de Roberval (si vous en avez encore). Pour les masses inférieures au gramme, si vous n’en avez pas, fabriquez-les avec du papier 80g/m2. Voir le sujet correspondant.
- Pour la méthode du ballon vide d’air, il faut un ballon en verre à fond plat, un bouchon caoutchouc percé et un tube de verre avec un robinet. Le raccord avec la pompe à vide se fait avec un tube à gaz type camping-gaz. Pour les collèges « riches » il est possible de mettre un baromètre métallique sur ce tuyau pour mesurer le vide obtenu. Le manomètre à mercure est d’un maniement délicat et dangereux pour les non habitués (et le mercure a disparu).
Si vous n’avez pas de pompe à vide, faites-en une avec le groupe compresseur d’un vieux frigo. Il suffit de retirer le gaz du circuit. Allez voir un technicien frigoriste, il a peut-être même le groupe compresseur (pour une école, on peut obtenir beaucoup…) Pour les non-écolos, couper le tube entrant et le tube sortant du groupe (laisser de la longueur). Les gaz utilisés actuellement sont beaucoup moins nocifs pour la couche d’ozone que les fréons d’antan. Fixer le moteur sur une plaque de bois avec un interrupteur. Vous aurez ainsi une pompe à vide jusqu’à 2 à 5cm de mercure et en prime un compresseur jusqu’à 6 à 8 bars. L’ensemble est increvable si vous laissez l’huile de lubrification dans le groupe moteur. A protéger de la poussière.
La pesée peut s’effectuer avec une « balance » à affichage numérique. Poser le ballon vide d’air sur le plateau, appuyer sur la remise à zéro (tare automatique), ouvrir doucement le robinet et lire le résultat affiché. Il n’y a aucun calcul à faire. Avec la tare automatique, pas besoin d’avoir une balance acceptant 600g ou plus. Je préfère l’utilisation de la balance de Roberval plus significative: lorsque l’air entre, le plateau s’abaisse donc l’air est pesant. La première pesée peut se faire en rappelant la notion d’encadrement (de plus en plus étroit en commençant par la masse marquée la plus grande). Pour la seconde, on ajoute 1 gramme et les masses inférieures au gramme suffisent pour rétablir l’équilibre.
- Utilisation du bouillant de Franklin. Cette méthode a ma préférence car elle est spectaculaire et intrigue toujours les élèves. Faire bouillir de l’eau en versant de l’eau froide dessus, c’est magique. J’ai remis la méthode en annexe (déjà publiée en 2016). Je rappelle que les inspecteurs sont friands d’originalités. Quant à l’utilisation de la balance de Roberval, on ne vous la reprochera pas car elle est plus pédagogique que l’utilisation d’un peson numérique presse-bouton.
Le choix de la méthode est souvent imposé par le matériel disponible. Ma préférence va au ballon en verre. Pour une expérience professeur, je choisirai le bouillant de Franklin ; pour une expérience élèves, il faudra préparer les ballons vides d’air, la pesée peut être presse-bouton avec la balance numérique. Avec la balance de Roberval on peut laisser une trace écrite avec l’exercice des encadrements successifs.

[freche]

avec la balance que j'ai indiqué plus haut, ça marche d'enfer, et pas de problème de poussée d'archimède.

[physix]

Je suis en train de regarder pour renouveler mes balances.

Les avis sur la balance que tu indiques ne sont pas super bons.
https://www.amazon.fr/num%C3%A9rique-%C ... ef=sr_1_30

Pas précise, doit être calibrée.
Ne fonctionne plus au bout de 6 mois.

Tu les utilises depuis combien de temps ?

[phys19140]

J'utilise 4 de ces balances depuis l'année dernière et 3 autres (à pile, pas de charge usb) depuis 4-5 ans.
Je n'ai eu aucun problème de précision. Pour vérifier je viens de faire 3 pesées 6,0g / 85,6g / 172,8g avec ces balances et 2 Jeulin. Bilan une dispersion des valeurs de 0,2 g

Après une chute, un plateau s'est décollé mais la balance fonctionne toujours, avec quelques gouttes de colle.

Ce qui est plus dérangeant c'est que les élèves ne s'aperçoivent pas toujours qu'ils ont choisi une autre unité que le gramme (oz, lb, ... voire mL)

[physix]

Merci pour le retour positif.

Le modèle dont j'ai donné le lien peut être trouvé à 9€sur Amazon. On est loin des 47€ de Jeulin...