ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Activité 4: Pression et force pressante.

 
a. En utilisant le modèle microscopique, comparer le nombre de chocs des molécules sur une portion (A) d’un récipient, au nombre de chocs sur une portion (B) deux fois plus grande du même récipient.


b. En déduire une comparaison de la force exercée par le gaz sur la portion (A) et de la force exercée par le gaz sur la portion (B).
insérer schéma

c. Montrer que l’expression p = F/S est en accord avec le résultat de la question précédente et avec l’égalité de la pression en tout point du récipient.
d. En déduire que la pression est liée au nombre de chocs sur une paroi donnée.
e. Quelles grandeurs (autres que la pression) devrait-on pouvoir mesurer pour connaître la pression en un point quelconque d’un gaz.
f. Utiliser ce qui précède pour proposer une interprétation microscopique des grandeurs macroscopiques force pressante et pression.

But: Pression et force pressante.

Le but de cette activité est de montrer comment les grandeurs macroscopiques force pressante et pression d’un gaz dans un récipient fermé s’interprètent du point de vue microscopique.

Corrigé: Pression et force pressante.

a. Les molécules peuvent entrer en collision avec les parois (énoncé G3 du modèle) et sont réparties uniformément dans le récipient et (énoncé G2 du modèle) , le nombre de chocs est donc deux fois plus grand sur la paroi B que sur la paroi A.
b. La force FB résultant des chocs sur la paroi B sera donc deux fois plus grande que la force FA résultant des chocs sur la paroi A.
c. Si on calcule la pression à partir de l’expression p = F/S et du résultat de la question b, on obtient bien la même valeur pour la paroi A et pour la paroi B. Sur la paroi A, la pression est pA = FA/SA, sur la paroi B, la pression est pB = FB/SB , comme FB = 2FA et SB = 2SA, pA = pB.
d. La pression est liée au nombre de chocs pour une paroi donnée, car si on considère les chocs sur une paroi deux fois plus grande, il y en a deux fois plus alors que la pression n’est pas deux fois plus grande mais la même dans tout le gaz du récipient. Pour pouvoir comparer des pressions il faut donc considérer toujours des parois de même surface.
e. Si on considère un point Q quelconque à l’intérieur du récipient contenant le gaz, il ne fait pas nécessairement partie de la paroi. Or la pression est liée au nombre de chocs des molécules sur une paroi donnée. Pour connaître la pression en Q, il faut donc connaître le nombre de chocs qu’il y aurait sur une paroi placée en ce point. Ce nombre de chocs est lui-même lié à la force pressante et les grandeurs qu’il faudrait mesurer sont donc la valeur de la force pressante que le gaz exercerait sur une paroi placée en Q ainsi que la surface de cette paroi.
Utiliser un pressiomètre, consiste effectivement à introduire une paroi (de surface connue) à l’endroit où l’on veut connaître la pression et à mesurer la valeur de la force pressante sur cette paroi.
f. Grandeurs macroscopiques Interprétations microscopiques
Force pressante sur une paroi est liée au nombre de chocs des molécules sur la paroi
Pression du gaz sur cette paroi est liée au nombre de chocs sur une paroi et à la surface de cette paroi
un même nombre de chocs sur une surface plus ou moins grande se traduit par une même force pressante mais une pression plus ou moins grande

Remarque : lorsqu’on parle de " nombre de chocs " il est sous entendu que c’est pendant une durée donnée.

Préparation: Pression et force pressante.

Il est nécessaire d’expliquer aux élèves que les " portions " A et B représentées par des traits ont des surfaces dans un rapport de 2.

Savoir: Pression et force pressante.

En toute rigueur, deux paramètres concernant les chocs interviennent dans la valeur de la pression : le nombre de chocs mais aussi l’efficacité de ces chocs. Pour un même nombre de chocs, la pression ne sera pas la même " si la force des chocs est petite " ou si " la force des chocs est grande ". Nous avons fait le choix de ne pas introduire cette distinction à ce stade, par souci de simplicité. Il est possible que des élèves proposent de la faire, le professeur pourra alors confirmer leur hypothèse.
Il faudra expliquer aux élèves que la pression est non seulement liée au nombre de chocs sur une paroi donnée mais aussi pour une durée donnée. En effet, si on considère les chocs sur une même paroi pendant une durée deux fois plus grande, il y en a deux fois plus, alors que la pression n’a pas changée

Comportement des élèves: Pression et force pressante.

En toute rigueur, deux paramètres concernant les chocs interviennent dans la valeur de la pression : le nombre de chocs mais aussi l’efficacité de ces chocs. Pour un même nombre de chocs, la pression ne sera pas la même " si la force des chocs est petite " ou si " la force des chocs est grande ". Nous avons fait le choix de ne pas introduire cette distinction à ce stade, par souci de simplicité. Il est possible que des élèves proposent de la faire, le professeur pourra alors confirmer leur hypothèse.
Il faudra expliquer aux élèves que la pression est non seulement liée au nombre de chocs sur une paroi donnée mais aussi pour une durée donnée. En effet, si on considère les chocs sur une même paroi pendant une durée deux fois plus grande, il y en a deux fois plus, alors que la pression n’a pas changée