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mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L'air qui nous entoure
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Exercice 6: Expérience historique de Pascal

 

Blaise Pascal (1623-1662) rapporte une expérience faite en deux lieux différents.

« Si l’on prend un ballon à demi-plein d’air, flasque et mou, et qu’on le porte sur une montagne haute de 500 toises, il arrivera qu’à mesure qu’on montera il s’enflera lui-même et quand il sera haut, il sera tout plein et gonflé comme si on y avait soufflé de l’air de nouveau et en redescendant il s’aplatira peu à peu, des mêmes degrés ».

1 toise = 1,949 m (ancienne mesure de longueur française)

1) Comment évolue la pression atmosphérique lorsque l’on monte en altitude ?

2) En utilisant le modèle microscopique, expliquez pourquoi la pression à l’intérieur du ballon ne change pas si l’on suppose dans un premier temps que le volume du ballon ne change pas.

3) On considère que le ballon est monté d’une certaine altitude et on fait l’hypothèse que le volume reste constant. Montrer que la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du ballon n’est pas en accord avec l’hypothèse du volume constant (utiliser le modèle microscopique).

4) A une altitude donnée, à quelle condition sur les pressions (à l’intérieur et à l’extérieur) le volume cesse-t-il de varier ?

5) Vérifier que votre réponse à la question 4) est en accord avec le modèle macroscopique (loi des gaz parfaits).On suppose que la variation de température est négligeable lors du changement d’altitude.

6) Expliquer à l’aide de ce qui précède pourquoi les alpinistes qui emmènent un paquet de chips pour leur randonnée en haute montagne ont intérêt de penser à percer le paquet avant de partir. 


Corrigé: Expérience historique de Pascal

1) Plus on monte en altitude, plus la pression atmosphérique diminue. 

2) Le ballon étant fermé, la pression à l’intérieur du ballon demeure constante. En effet le nombre de molécules ne changent pas dans un volume invariant donc le nombre de chocs sur les parois reste inchangé donc la pression demeure constante.

3) La pression est reliée au nombre de chocs sur une paroi. Le nombre de chocs restant le même, la pression à l’intérieur du ballon n’est pas modifiée, alors qu’à l’extérieur du ballon, la pression ayant diminuée, le nombre de chocs diminue. Il y a donc une différence entre la force pressante due au gaz à l’intérieur du ballon et la force pressante due à l’extérieur du ballon. La force résultante étant non nulle et dirigée vers l’extérieur d ballon, la paroi du ballon est en mouvement vers l’extérieur. Le volume ne peut donc pas rester constant.

4) La pression à l’intérieur baisse (nombre de chocs par unité de surface diminue car les molécules sont réparties dans un plus grand volume) tant que le ballon prend du volume. La pression à l’extérieur reste constante et inférieure à la pression intérieure tant que le volume varie. Le volume cesse de varier lorsque la force pressante exercée par l’air intérieur compense la force exercée par l’air intérieur. Pour que le volume cesse de varier, il faut donc que la pression à l’intérieur diminue jusqu’à devenir égale à la pression à l’extérieur.

5) PV = nRT R, T et n ne changent pas , si V augmente alors P doit diminuer. 

6) Sinon, lorsqu’ils s’arrêtent pour manger, ils retrouvent les chips éparpillées dans leur sac à dos car le paquet de chips à « exploser » pendant la montée en altitude.