L'air qui nous entoure
Composition de l'air, l'air a une masse, pollution de l'air et rôle du dioxygène.
1. La composition de l'air
Propriété
L'air est un mélange de gaz. Il contient, en volume, environ $78\,\%$ de diazote ($\text{N}_2$), $21\,\%$ de dioxygène ($\text{O}_2$) et $1\,\%$ d'autres gaz (argon, dioxyde de carbone, vapeur d'eau…).
Exemple
Dans $100$ L d'air, il y a environ $78$ L de diazote et $21$ L de dioxygène.
2. L'air est de la matière
Propriété · L'air a une masse
$1$ L d'air a une masse d'environ $1{,}2$ g (à $20$ °C, sous pression normale). Un ballon gonflé est plus lourd qu'un ballon dégonflé.
Propriété · L'air est compressible
Comme tous les gaz, l'air peut être comprimé (son volume diminue quand on appuie) ou détendu. Sa masse, elle, ne change pas.
Propriété · Modèle particulaire
Dans un gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres et en mouvement désordonné : c'est pourquoi on peut le comprimer.
3. Le dioxygène et la pollution
Propriété · Le dioxygène
Le dioxygène est indispensable à la respiration des êtres vivants et aux combustions.
Attention · Pollution de l'air
Les transports, l'industrie et le chauffage rejettent des polluants (particules fines, oxydes d'azote…) dangereux pour la santé, et du dioxyde de carbone qui renforce l'effet de serre.
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Exercices corrigés
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Composition
★☆☆Quels sont les deux principaux gaz de l'air et leur proportion ?
Volume de dioxygène
★☆☆Une pièce contient $50\ \text{m}^3$ d'air. Quel volume de dioxygène contient-elle environ ?
Fraction
★☆☆Montrer que le dioxygène représente environ $\dfrac{1}{5}$ de l'air et le diazote $\dfrac{4}{5}$.
Masse d'air
★★☆Un ballon contient $5$ L d'air. Quelle est la masse de cet air ?
Expérience de la pesée
★★☆On pèse une bouteille de $1{,}5$ L fermée ($62{,}0$ g). On y fait entrer de l'air avec une pompe et on la pèse à nouveau : $63{,}8$ g. Quelle masse d'air a-t-on ajoutée ? Quel volume d'air (à pression normale) cela représente-t-il ?
Seringue bouchée
★★☆On bouche une seringue remplie d'air et on appuie sur le piston. Que se passe-t-il ? Et avec de l'eau ?
Masse d'un gaz comprimé
★★☆Quand on comprime l'air d'une seringue bouchée, sa masse change-t-elle ? Son volume ?
Respiration
★★☆L'air expiré contient environ $16\,\%$ de dioxygène et $4\,\%$ de dioxyde de carbone. Comparer avec l'air inspiré. Que peut-on conclure ?
Bougie sous un verre
★★☆On recouvre une bougie allumée avec un verre retourné. Elle s'éteint au bout de quelques secondes. Pourquoi ?
Dioxyde de carbone
★★☆Citer deux activités humaines qui rejettent du dioxyde de carbone. Quel problème cela pose-t-il ?
Qualité de l'air
★☆☆Citer deux gestes pour réduire la pollution de l'air.
Modèle particulaire de l'air
★★★Dans un modèle, on représente $100$ molécules d'air. Combien doit-on dessiner environ de molécules de diazote et de dioxygène ?
Air chauffé
★★★On chauffe l'air d'un ballon fermé : il gonfle. La masse d'air a-t-elle augmenté ? Expliquer avec le modèle particulaire.
Plongée sous-marine
★★★Une bouteille de plongée de $12$ L contient de l'air comprimé qui, détendu, occuperait $2\,400$ L. Quelle est la masse d'air qu'elle contient ?
Gaz de l'air
★☆☆Le dioxyde de carbone représente environ $0{,}04\,\%$ de l'air. Dans $10\,000$ L d'air, quel volume cela représente-t-il ?
Masse volumique de l'air
★★☆Comparer la masse d'$1$ L d'air ($1{,}2$ g) et d'$1$ L d'eau. Combien de fois l'eau est-elle plus « lourde » à volume égal ?
Pneu de vélo
★★☆On gonfle un pneu de vélo. Pourquoi peut-on continuer à pomper même quand le pneu semble déjà plein ?
Air et combustion
★★☆Pourquoi souffle-t-on sur les braises pour raviver un feu ?
Particules fines
★★★Lors d'un pic de pollution, on recommande de limiter les efforts physiques en extérieur. Pourquoi ?
Diazote
★★☆Le diazote est le gaz le plus abondant de l'air. Est-il utilisé par notre respiration ?
Vrai ou faux
★★☆a) L'air n'a pas de masse. b) L'air est un corps pur. c) Le dioxygène est nécessaire aux combustions.
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