Lois des gaz et Zéro Absolu
Description de la montgolfière de 1783 des frères Montgolfier : partie supérieures ornée de fleurs de lys avec en dessous les douze signes du zodiaque en couleur d’or sur un fond peint bleu azur, au milieu des chiffres de Louis XVI, les deux L entrelacés, quatre fois répétés et entremêlés de soleils éclatants et le bas garni de mascarons, de guirlandes et d’aigles à ailes déployée. Michel Faure, Les frères Montgolfier et la conquête de l’air, Edisud, 1983, p. 89 https://fr.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%A8res_Montgolfier
Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier atomisme (1)).
Consigne 1 individuellement (5 min)
Les gaz (l’air par exemple) sont compressibles : schématiser la structure d’un gaz au niveau microscopique.
Problème du continu ou discontinu : si « c’est plein » on peut difficilement envisager la compressibilité. Donc l’hypothèse de la structure « molécules séparées en mouvement » semble intéressante.
Consigne 2 en groupe (40 min)
Comparer les schémas précédents et s’accorder sur un modèle commun.
Produire une affiche à partir des problématiques suivantes :
Présentation des affiches et discussion : mise au point d’un modèle cohérent.
On suppose que la pression est due aux chocs des molécules sur les parois du récipient : si le volume diminue la pression augmente (à température constante) car les molécules sont plus proches et les chocs sur les parois sont plus nombreux donc la pression augmente. A volume constant si la température augmente la pression augmente ; en effet les molécules ont des mouvements plus rapides donc les chocs sur les parois sont plus nombreux et plus violents.
Consigne 3 individuellement et comparaison en groupe(30 min)
Traduire mathématiquement les relations précédentes.
Animation tableau pour recueillir et discuter les propositions.
Consigne 4 individuellement (30 min)
Lecture de documents :
[mariotte.pdf] mariotte
[gay-lussac charles.pdf] gay-lussac charles
[loi des gaz.pdf] lois des gaz
Comparaison avec les formulations proposées précédemment.
Montrer que la loi des gaz parfaits est cohérente avec les divers énoncés de lois.
Synthèse magistrale (on souligne en particulier le problème de la définition de la température dans la loi des gaz parfaits).
Consigne 5 en groupe (1h30)
Travaux expérimentaux : vérification de la loi de Gay-Lussac et détermination du « zéro absolu ». Élaborer et mettre en œuvre le protocole à partir du matériel fourni ; traiter les résultats sous tableur et déterminer le « zéro absolu ».
Lecture du document : [zero-absolu.pdf] zero-absolu et élaboration du rapport expérimental par écrit.
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