Expériences sur la pression

 

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Suite du cours: Pression atmosphérique

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Météo


Le tube de Venturi


Aile d’avion, boomerang, vaporisateur, toit soulevé

La masse volumique de l'air (en kg/m3) varie en fonction de la pression, de la température et du taux d'humidité.

Pour de l'air sec sous pression atmosphérique normale. On prend généralement 1,3 kg/m3 à 0 °C et 1,2 kg/m3 à 20 °C.

Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions. De l'air comprimé est également utilisé dans la plongée sous-marine.


L'air est formé de différents gaz et ceux-ci, si l'on les refroidit suffisamment, finissent par passer à l'état liquide, puis à l'état solide. Par exemple, l'oxygène devient se liquéfie à la température de -183°C et se solidifie à  -218 °C, l'azote se liquéfie à -195 °C. À la température de -270 °C (environ 3 kelvins), tous les gaz sauf l'hélium sont alors solides et on obtient de « l'air congelé ».

L’air est matériel

L’air est invisible. Il n’a normalement ni goût, ni odeur. Mais si j’agite un éventail, celui-ci fait bouger mes cheveux sans les toucher.


L’air est formé de matière. C’est un mélange de différents gaz: diazote (N2), dioxygène (O2), ...

Il existe des gaz plus lourds (CO2) ou plus légers (H2) que l’air.

Gonflement d’un ballon

Je gonfle un ballon de baudruche. Les molécules d'air injectées dans le ballon exercent sur les parois du ballon une pression. Comme ces parois sont élastiques, le ballon se gonfle: il augmente de volume.


Si je lâche le ballon : prrrrrtt!  la trajectoire est imprévisible.


La voiture est propulsée par le ballon: sa trajectoire est prévisible.

La seringue et le ballon

Un ballon de baudruche légèrement gonflé est enfermé dans une seringue .

La respiration et les poumons

Un modèle de poumon utilise une bouteille coupée en deux, une membrane (diaphragme) et 2 ballons de baudruche (poumons).

Le goulot d’une bouteille en PET est fixée sur la pompe à vide. La bouteille n'est pas assez rigide pour supporter la différence de pression: elle est écrasée par la pression atmosphérique.

La pompe à vide

Le ballon et la fiole à vide

Un ballon de baudruche légèrement gonflé est enfermé dans une fiole à vide. Je branche la pompe à vide: la pression diminue dans la fiole et le volume du ballon augmente.

Les hémisphères de Magdeburg.

En 1654, à Magdebourg, Otto von Guericke réalisa l'expérience suivante: il appliqua deux demi-sphères (hémisphères) creuses de 51 cm de diamètre l'une contre l'autre. Il pompa ensuite l'air contenu dans la cavité. Il forma 2 attelages de 8 chevaux tirant chacun sur une hémisphère sans arriver les séparer.

Boule de sagex et sèche-cheveux.


Ballon de foot et balle de ping-pong: effet Magnus.

La fusée à air comprimé.

La fusée à air comprimé

Bouteille PET «pleine d’air» au congélateur: écrasée (l’air froid se contracte).

Autre essai avec réaction chimique.

Mesure de la pression artérielle

L’air froid se contracte

L’oeuf de Pâques

Nous mettons un peu d'eau au fond d'un erlenmeier et chauffons jusqu'à ébullition. Nous enlevons délicatement la coquille d'un oeuf de Pâques. Nous posons l'oeuf pointe en bas sur le col d’un flacon “erlenmeyer” et cessons de chauffer. Nous observons et dessinons ce qui se passe.


Nous plantons quelques allumettes dans la partie pointue d'un oeuf de Pâques débarrassé de sa coquille. Nous allumons les allumettes et posons vite l'oeuf pointe en bas sur le col de l'erlenmeyer.


L'oeuf est élastique. Il s'allonge: il semble aspiré par l'erlenmeier. Il est en fait poussé par l'atmosphère dans le récipient.

le diaphragme

les poumons

la trachée

les cordes vocale

la cavité nasale (nez)

la cavité buccale (bouche)

la langue

les lèvres

l’épiglotte

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La poire permet d'augmenter la pression.


Le manchon pneumatique (ou brassard) comprime l'artère humérale.


Le manomètre est relié au manchon.

Il mesure la pression.


Le stéthoscope .

Il permet d'entendre les pulsations.


Le myocarde (muscle cardiaque) se contracte en rythme.


Le sang contenu dans le ventricule gauche est envoyé dans l'aorte


L'aorte

Lorsque je place une bougie en hiver devant la fenêtre fermée, la flamme est bien droite. Lorsque j’ouvre la fenêtre, le courant d’air fait pencher la flamme.

Courant d’air froid entrant (bas), et chaud sortant (haut).

Mouvements de convection...

Une bougie à la fenêtre

Quand je pousse le piston de la seringue, l'air contenu dans celle-ci est comprimé. La pression augmente, le volume du ballon diminue


Quand je tire le piston de la seringue, l'air contenu dans la seringue se disperse dans un plus grand volume: il se détend. La pression dans la seringue diminue et le ballon peut se dilater.

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b)

Le médecin gonfle un brassard qui comprime l'artère. Cette pression (indiquée par le manomètre) peut compenser la pression exercée par le sang sur les parois de l'artère.

L'air chaud se dilate et monte. Le courant d'air ascendant fait tourner les pales sur lesquelles sont fixées des anges.

Le carillon de Noël

La dissipaton de l’énergie: convection, conduction, rayonnement.


Mouvements convection: de courants thermiques (oiseau, planeur, nuage)

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2 expériences:

Comparaison de l’atmosphère terrestre avec celle d’autres planètes [% du volume]