chapitre 6 : l’air qui nous entoure
activité 1 : de quoi est constitué l’air ?
document histoire des sciences : le document utilisé en classe
- L’air est un mélange qui contient environ 80 % de diazote (N2) et 20 % de dioxygène (O2) soit 4/5 de diazote et 1/5 de dioxygène en volume.
- Le dioxygène est indispensable à la vie des végétaux et des animaux, dont les êtres humains (respiration).
Histoire des sciences : les découvertes importantes sont le résultats d’une succession d’hypothèses validées ou non par l’expérience et de découvertes.
Les progrès techniques permettent de nouvelles observations entraînant de nouveaux savoirs qui entraînent à leur tour des progrès techniques.
Un fait scientifique se base sur des résultats expérimentaux que l’on peut reproduire et retrouver, en suivant le même protocole.
Ex : La composition de l’air a été prouvé par l’expérience de Lavoisier, en pesant les différents constituants et vérifiés par d’autres personnes par la suite.
Une croyance se base sur une conviction personnelle, sans justification expérimentale.
Ex : Paracelse pense que le métal a une « âme » mais cela reste une hypothèse non vérifiée. Si on l’accepte sans preuve, alors c’est une croyance.
activité 2 : retrouver expérimentalement les proportions des constituants de l’air
Cliquer ici pour revoir L’expérience du cours en plus détaillée
Pour être validée, une théorie (ou hypothèse) doit être vérifiée par l’expérience. Cette expérience doit montrer les mêmes résultats, lorsqu’elle est réalisée, dans les mêmes conditions, par différentes personnes : on dit qu’une expérience doit être reproductible.
Cette expérience montre que le volume de diazote est 4 fois plus plus grand que celui du dioxygène dans l’air
activité 3 : modélisation de l’air au niveau microscopique
l’air est un gaz donc les molécules sont dispersées dans tout l’espace possible.
l’air est un mélange donc il contient plusieurs types de molécules.
il contient 80 % de diazote et 20 % de dioxygène donc il y a 4 fois plus de molécules de diazote que de molécules de dioxygène.
Pour modéliser de l’air, il faut dessiner 1 molécule de dioxygène pour 4 molécules de diazote. Les molécules occupent tout l’espace offert et sont distantes les unes des autres, de manière désordonnée.
Remarque : c’est une modélisation simplifiée de l’air car on ne représente que les 2 principaux constituants de l’air.
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activité 4 : propriétés de l’air
- air = matière –> manipulation (clic)
L’air est constituée de matière : ce n’est pas du vide.
L’air est un gaz qui occupe un certain volume.
- masse de l’air –> manipulation (clic)
L’air a une masse.
Pour caractériser une matière, on utilise la masse volumique : la masse volumique correspond à la quantité de matière (masse) se trouvant dans un espace donné (volume). Elle s’exprime en kg/m³ ou en g/L.
La masse d’un litre d’air dans les conditions normales de température et de pression est d’environ 1g : sa masse volumique est de 1g/L ou 1 kg/m³.
La masse volumique de l’air change avec la température et avec la pression :
– La masse volumique diminue quand la température augmente : l’air chaud est moins dense que l’air froid = il « monte ».
– La masse volumique change quand la pression change : par exemple, si on gonfle un pneu, on augmente la pression car on ajoute de l’air dans le pneu donc la masse augmente alors que le volume reste similaire.
- pression de l’air –> manipulation (clic)
Cliquer ici pour revoir l’animation sur la pression de l’air
L’air est un gaz : son volume change.
On peut le comprimer (le gaz est compressible) ou le détendre (le gaz est expansible).
La pression correspond à la force exercée par les molécules sur les parois d’un récipient. Elle se mesure en Pascal (Pa)
La pression atmosphérique correspond à la force exercée par l’atmosphère sur les objets. Sa valeur dépend de la température et de l’altitude. Au niveau de la mer, à 15°C, elle est d’environ 1013 hPa
activité 5 : la composition de l’atmosphère terrestre
La composition de l’air non simplifiée est :
- 78 % de diazote
- 21 % de dioxygène
- 1 % d’argon (gaz inerte = réagit avec rien)
- autres substances (gaz à effet de serre, poussières, etc)
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Certaines substances ont un impact très important sur notre environnement.
- L’ozone (formule chimique O3)
- Polluant au niveau du sol → émis par les voitures.
- MAIS indispensable en altitude : la couche d’ozone protège les êtres vivants contre les rayons U.V du Soleil. (Sans la couche, pas de vie)
- les gaz à effet de serre (GES) : le dioxyde de carbone (CO2) ; le méthane (CH4) ; le protoxyde d’azote (N2O) et la vapeur d’eau (H2O) → permet l’effet de serre (température permettant la vie) MAIS trop de gaz entraîne le réchauffement climatique (DANGER!) à cause d’une augmentation de l’effet de serre
- Différence entre fumée, brouillard et gaz :
- Une fumée est constituée de micro-particules solides en suspension. Celles-ci peuvent se déposer dans les poumons (fumée de cigarette, fumée d’incendie, fumée d’usine ou de pot d’échappement…)
- Un brouillard est constitué de micro-gouttelettes liquides d’eau. Celles-ci peuvent se déposer sur les vitres, les plantes…
- Un gaz est transparent (mais peut être coloré) c’est un des état de la matière.
