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Travaux pratiques de chimie
Mise en évidence de quelques espèces chimiques dans les produits naturels
Extraction d'une huile essentielle par entraînement à la vapeur (hydrodistillation)
Extraction par solvant - Extraction sur un produit manufacturé
Séparation et identification des espèces chimiques
Synthèse d'un ester odorant: l'acétate d'isoamyle
Conservation de l'élément cuivre
Édifices chimiques
Carte d'identité des éléments chimiques
Quantité de matière
Préparation de solutions aqueuses
Suivi d'une transformation chimique
Travaux pratiques de physique
Détermination de l'ordre de grandeur de la longueur d'une molécule d'oléïne
Mesure d'une distance par triangulation
Détermination de la taille d'un cheveu par diffraction
Deuxième loi de Descartes (réfraction)
Les spectres lumineux
La relativité du mouvement
Le principe de l'inertie
Gravitation universelle
La mesure du temps
Principe d'un thermomètre électronique
Loi des gaz parfaits
Source : http://www.web-sciences.com/
Travaux pratiques de chimie
Mise en évidence de quelques espèces chimiques
présentes dans les produits naturels
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Réinvestir (validation ou mise à niveau) des savoir faire expérimentaux supposés acquis au collège: utilisation de la verrerie, tests simples de caractérisation.
II. Matériel:
Coupelle, couteau
Spatule, tubes à essai, pince en bois
Pipette, bécher, mortier, pilon
Pomme, pomme de terre
Sulfate de cuivre anhydre, glucose, saccharose, liqueur de Fehling
Amidon, eau iodée
Acide chlorhydrique, soude, bleu de bromothymol (BBT)
Eau distillée
III. Mise en évidence de l’eau:
1. Expérience préliminaire
Introduire à l’aide d’une spatule un peu de sulfate de cuivre anhydre dans une coupelle.
A l'aide d'une pipette, verser quelques gouttes d’eau distillée sur la poudre.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
Ceci constitue un test spécifique de l’eau. Préciser le réactif.
2. Protocole expérimental
Déposer un peu de sulfate de cuivre anhydre sur un quartier de pomme.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
IV. Mise en évidence du sucre:
1. Mise en évidence du glucose:
Expériences préliminaires
Dissoudre du glucose en poudre dans un tube à essai contenant de l’eau distillée. Ajouter de la liqueur de Fehling.
Chauffer le mélange. Observer.
Même expérience en dissolvant un sucre (saccharose) dans de l’eau distillée.
Ajouter de la liqueur de Fehling et chauffer. Observer.
Même expérience avec de l’eau distillée seule.
Ajouter de la liqueur de Fehling et chauffer.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
Ce test permet de mettre en évidence la présence de glucose. Préciser le réactif.
Protocole expérimental
Couper des petits morceaux de pomme à l’aide d’un couteau.
Les introduire dans un erlenmeyer, ajouter de l’eau distillée.
Agiter, ajouter ensuite de la liqueur de Fehling et chauffer.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
2. Mise en évidence de l’amidon:
Expérience préliminaire
Déposer un peu de poudre d’amidon dans une coupelle. Ajouter quelques gouttes d’eau iodée à l’aide d’une pipette sur la poudre.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
Ce test est caractéristique de l’amidon. Préciser le réactif.
Protocole expérimental
Déposer quelques gouttes d’eau iodée sur une rondelle de pomme de terre.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
V) Mise en évidence de l’acidité:
1. Expériences préliminaires
Verser de l’eau distillée dans un tube à essai.
Ajouter quelques gouttes de BBT à l’aide d’une pipette. Observer.
Verser un peu d’acide chlorhydrique dans un tube à essai.
Ajouter quelques gouttes de BBT. Observer.
Verser un peu de soude dans un tube à essai.
Ajouter quelques gouttes de BBT. Observer.
Schématiser l’expérience. Conclure.
Le BBT est un indicateur coloré. Préciser sa couleur en milieu acide, en milieu basique.
2. Protocole expérimental:
Couper quelques morceaux de pomme dans un bécher, ajouter de l’eau distillée,agiter, puis ajouter quelques gouttes de BBT.
Observer. Schématiser l’expérience. Conclure.
Extraction d'une huile essentielle par entraînement à la vapeur
(ou hydrodistillation).
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Extraire une huile essentielle d'une plante (ici l'huile de clous de girofle).
Maîtriser l'usage de la verrerie utilisée.
II. Matériel:
Un chauffe-ballon muni d'un thermostat, un valet élévateur.
Un ballon à tube à dégagement latéral, un réfrigérant à eau.
Deux pieds de mécanique, deux noix de serrage et deux pinces quatre doigts.
Une éprouvette graduée de 200mL, un erlenmeyer de 250mL muni d'un bouchon.
Un bécher de 100mL, une spatule, un mortier et un pilon.
Du chlorure de sodium en poudre, des clous de girofle.
III. Montage:
IV. Manipulation:
1. Réaliser le montage ci-dessus:
2. Placer, dans le ballon, 150mL d'eau déminéralisée et 10g de clous de girofle préalablement broyés dans un mortier.
3. Mettre en fonction le réfrigérant en réglant le débit d'eau et mettre le contenu du ballon à chauffer (ébullition douce).
4. Recueillir 60mL de distillat. Celui-ci présente deux phases. Une phase huileuse, riche en huile essentielle de clous de girofle et une phase aqueuse formée à partir de l'eau issue de l'hydrodistillation.
Ces deux phases sont intimement mélangées car l'huile essentielle et l'eau ont des densités très voisines. Pour recueillir l'huile essentielle, il est nécessaire d'alourdir la phase aqueuse. Pour cela, suivre le 5.
5. Ajouter au distillat 30g de chlorure de sodium et agiter doucement jusqu'à dissolution complète du sel (tiédir la solution si nécessaire).
Verser ensuite le distillat dans l'ampoule à décanter et laisser décanter pendant 5 minutes environ. L'huile essentielle se rassemble à la surface.
6. Éliminer alors lentement la phase aqueuse par le bas de l'ampoule.
Extraction par solvant
Extraction sur un produit manufacturé
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
En particulier, ne pas respirer les vapeurs du cyclohexane et du dichlorométhane. Manipuler sous la hotte.
I. Objectifs
Établir la miscibilité (ou non miscibilité) de deux liquides.
Comparer la solubilité d'une même espèce chimique dans l'eau et dans un solvant organique.
Interpréter la carte d'identité d'un solvant organique.
Extraire une espèce chimique d'un produit manufacturé.
II. Matériel
Éprouvettes graduées de 10mL et de 100mL, 4 tubes à essais et un porte tubes.
Un agitateur magnétique.
Un tube avec bouchon à vis, un petit erlenmeyer avec bouchon adapté.
Une ampoule à décanter de 125 mL et son support.
Un entonnoir et du papier filtre.
Une pipette Pasteur et un pipeteur.
Deux verres de montre, une spatule, une pissette d'eau distillée.
De l'éthanol, du cyclohexane, du dichlorométhane.
De l'eau iodée, du sulfate de magnésium anhydre, du sulfate de cuivre anhydre.
Un paquet de sucre vanillé.
III. Manipulation
A Miscibilité, solubilité et densité.
1. Miscibilité de deux liquides: eau - solvant organique.
Expérience 1: eau - éthanol.
Verser dans un tube à essai dans l'ordre 1mL d'eau puis 1mL d'éthanol.
Agiter, laisser reposer.Verser dans un autre tube dans l'ordre 1mL d'éthanol puis 1mL d'eau.
Agiter, laisser reposer.
Noter vos observations, interprétation et schémas. Conclure.
Expérience 2: eau - cyclohexane.
Verser dans un tube à essai dans l'ordre 1mL d'eau puis 1mL de cyclohexane.
Agiter, laisser reposer.Verser dans un deuxième tube dans l'ordre 1mL de cyclohexane puis 1mL d'eau.
Agiter, laisser reposer.
Noter vos observations, interprétation et schémas. Conclure.
Expérience 3: eau - dichlorométhane.
Appliquer les mêmes procédures que pour les expériences précédentes. Conclure.
2. Carte d'identité des solvants organiques utilisés.
Lire les étiquettes des flacons et remplir le tableau suivant:
Solvant
Densité
Pictogramme
Remarques sur la sécurité
Ethanol
Cyclohexane
Dichlorométhane
Les observations concernant la densité des solvants sont-elles en accord avec les conclusions des expériences réalisées?
Comment procéder pour reconnaître les deux phases en l'absence de ces informations?
3. Solubilité d'une même espèce chimique, dans l'eau et dans un solvant organique.
Expérience 4: diiode dans l'eau et dans le cyclohexane.
Verser dans un tube à essai 1mL de solution aqueuse de diiode puis 1mL de cyclohexane.
Agiter, laisser reposer.Noter vos observations, interprétation et schémas. Conclure.
B Extraction d'un produit manufacturé
Sucre vanillé (extrait naturel).
Dans un erlenmeyer, mettre 100mL d'eau distillée mesurés avec l'éprouvette de 100mL.
Dissoudre un sachet (7,5g) de sucre vanillé, puis mélanger avec l'agitateur jusqu'à dissolution complète.
Transvaser dans l'ampoule à décanter.
Ajouter 10mL de dichlorométhane, mesurés avec l'éprouvette de 10mL. Boucher agiter et laisser reposer.
Prélever la phase organique (ou phase inférieure) dans un tube à essai, ajouter une pointe de spatule de desséchant. Boucher, agiter et laisser reposer.
Filtrer et récupérer le filtrat dans le tube à essai muni d'un bouchon à vis. Boucher et étiqueter.
Chromatographie sur couche mince
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Réaliser une CCM.
Déterminer un rapport frontal.
Identifier une espèce chimique.
Préciser si une espèce est pure ou composée.
II. Matériel:
Plaque à chromatographie (gel de silice sur support d'aluminium) et cuve à élution.
Ensemble de trois colorants alimentaires (rouge, jaune, vert).
Eluants: eau salée (40g.L-1) + éthanol et dichlorométhane + éthanol (96/4).
Pipette capillaire ou pique-olive et une pince.
Sèche cheveux.
Extrait de vanilline.
Extraction issue du TP précédent ("extraction par solvant").
Cuve à révélation contenant une solution de permanganate de potassium ou cuve à révélation contenant quelques cristaux de diiode.
III. Chromatographie des colorants alimentaires
1. Manipulation
Découper la plaque aux dimensions 5cmx10cm en faisant attention de ne pas mettre les doigts sur le gel de silice (la saisir par la tranche).
Tracer un léger trait de crayon à 2cm du bord inférieur.
A l'aide d'une pipette capillaire (ou d'un pique-olive coupé), placer une tache de chaque colorant sur le trait (on utilisera une pipette ou un pique-olive différent pour chaque colorant).
Placer la plaque dans la cuve à élution le plus verticalement possible et laisser l'élution se produire sans bouger la cuve.
Lorsque le front du solvant est à 1 cm du bord supérieur de la plaque, retirer celle-ci de la cuve et marquer la position du front du solvant à l'aide d'un léger trait de crayon.
Sécher la plaque.
2. Exploitation
Déterminer le ou les colorants purs.
Déterminer le ou les colorants composés.
Calculer les rapports frontaux de toutes les taches obtenues sur le chromatogramme.
Le colorant composé contient-il un ou plusieurs des colorants purs? Justifier.
IV. Chromatographie de la vanilline
1. Manipulation
Réaliser la chromatographie du composé extrait lors de la séance précédente en le comparant à la vanilline et à l'éthylvanilline (utiliser l'éluant dichlorométhane + éthanol).
Sécher la plaque.
Révélation à l'aide d'une solution de permanganate de potassium (méthode 1):Préparer la cuve à révélation en y versant une solution de permanganate de potassium.
Placer la plaque dans la cuve à révélation à l'aide d'une pince.
Sortir la plaque au bout d'environ une minute.
Rincer et sécher à l'aide du sèche cheveu.
Révélation à l'aide de diiode (méthode 2):
Le professeur prépare la cuve à révélation sous la hotte en plaçant quelques cristaux de diiode dans une cuve fermée (Attention, les vapeurs de diiode sont toxiques, la manipulation doit être effectuée sous une hotte).
Placer la plaque dans la cuve à révélation à l'aide d'une pince.
Sortir la plaque au bout d'environ une minute.
2. Exploitation
Le produit extrait lors du précédent TP est-il pur?
Ce produit contient-il de la vanilline?
Ce produit contient-il de l'éthylvanilline?
Synthèse d'un ester odorant: l'acétate d'isoamyle
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs
Réaliser la synthèse d'une espèce chimique.
Réaliser un montage à reflux.
Séparer le produit final du milieu réactionnel.
II. Matériel er réactifs
Un condenseur à eau, un ballon de 200mL à fond rond.
Un valet élévateur à croisillons, un chauffe ballon et un thermostat.
Un support de mécanique + 2 noix de serrage + 2 pinces 3 doigts.
Des lunettes et des gants.
Une éprouvette graduée de 100mL, une ampoule à décanter de 250mL.
Deux erlenmeyers de 100mL avec bouchon
De la pierre ponce, un entonnoir, une spatule.
Du 3 méthylbutan-1-ol (alcool isoamylique), de l'acide acétique pur (dit "glacial"), de l'acide sulfurique concentré.
Une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium, une solution aqueuse saturée d'hydrogénocarbonate de sodium.
Du sulfate de magnésium anhydre.
III. Manipulation
Mettre les lunettes et les gants pour manipuler les acides concentrés.
1) Montage
Voir ci-contre.
2) Estérification sous chauffage à reflux
Sous la hotte, munis de gants et de lunettes, et à l'aide de la même éprouvette graduée, placer successivement dans le ballon:
20mL de 3 méthylbutan-1-ol.
30mL d'acide acétique.
Ajouter avec précaution une vingtaine de gouttes d'acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce.
Faire circuler l'eau froide dans le condenseur.
Porter le mélange à ébullition douce pendant 20 minutes.
Laisser le mélange refroidir toujours sous reflux (terminer de refroidir en passant le ballon sous l'eau froide).
Ajouter dans le ballon 100mL de la solution saturée de chlorure de sodium.
Agiter le tout et transvaser dans l'ampoule à décanter en retenant la pierre ponce.
3) Lavage et décantation
Séparer et conserver la phase organique (moins dense que la phase aqueuse).
Ajouter à la phase organique restée dans l'ampoule à décanter 50mL de la solution saturée en hydrogénocarbonate de sodium. Agiter doucement après effervescence.
Laisser décanter et recueillir la phase organique dans l'erlenmeyer.
4) Séchage
Ajouter à la phase organique 3 ou 4 spatules de sulfate de magnésium anhydride.
Boucher et agiter doucement.
Filtrer.
III) Exploitation:
Expliquer le rôle de la pierre ponce.
Expliquer le principe du chauffage à reflux.
Expliquer ce qu'on appelle lavage de la solution.
Quelle est le rôle de la solution saturée de chlorure de sodium?
Expliquer ce qu'on appelle séchage de la phase organique?
Quelle est l'odeur de l'ester synthétisée?
Données:
Masse volumique
(g.cm-3)
q éb (°C)
Solubilité dans l'eau
Acide acétique
1,05
118
très grande
3 méthylbutan-1-ol
0,81
128,5
faible
Ester
0,87
142
très faible
Conservation de l'élément cuivre
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectif:
Mettre en évidence la conservation de l'élément cuivre au cours de quelques transformations.
II. Matériel:
Des tubes à essai sur un support et trois béchers de 100mL.
Un entonnoir, du papier filtre et un erlenmeyer de 100mL.
Des gants et des lunettes.
Un bec Bunsen, un trépied et une toile métallique.
Une coupelle métallique, du papier de verre,une pince en bois et une spatule.
De la tournure de cuivre et de la laine de fer.
Une solution d'acide nitrique de concentration 8mol.L-1.
Une solution de sulfate de cuivre de concentration 5.10-2mol.L-1.
Une solution d'hydroxyde de sodium de concentration 2 mol.L-1.
Du carbone végétal, de l'oxyde de cuivre (II) et 2 spatules (pour la classe).
III. Manipulations:
1. Action de l'acide nitrique sur le cuivre:
Il est préférable que le professeur réalise lui-même cette expérience.
Placer un morceau de tournure de cuivre d'environ 1cm dans un tube à essai.
Sous la hotte, munis de gants et de lunettes, ajouter avec précaution environ 1mL de la solution d'acide nitrique.
Observer.
2. Action du fer sur une solution contenant des ions Cu2+:
Dans un tube à essai, introduire un tampon de laine de fer.
Ajouter quelques millilitres de la solution contenant des ions Cu2+ (solution de sulfate de cuivre).
Observer.
3. Obtention de l'hydroxyde de cuivre (II):
Dans un bécher, verser environ 50mL de la solution de sulfate de cuivre.
Ajouter quelques millilitres de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium.
Filtrer et recueillir le précipité d'hydroxyde de cuivre obtenu dans une coupelle propre.
4. Chauffage de l'hydroxyde de cuivre (II):
Muni de lunettes, chauffer doucement le précipité d'hydroxyde de cuivre (II) (attention aux projections).
Observer.
5. Action du carbone sur l'oxyde de cuivre:
Mélanger intimement une spatule de poudre de carbone et une spatule de poudre d'oxyde de cuivre (II) sur une feuille de papier.
Placer le mélange dans un tube à essai.
Chauffer.
Observer.
V. Exploitation:
Pour chaque étape:
Faire un schéma de l'expérience.
Noter vos observations (aspect, couleur, état physique, etc...) concernant l'élément cuivre avant et après la réaction.
Représenter l'ensemble des transformations précédentes en complétant le cycle suivant.
Justifier le titre du TP.
Édifices chimiques
I. Objectifs
Construire des modèles moléculaires connaissant la structure électronique des atomes.
Comprendre la géométrie des molécules en se basant sur la répulsion électronique des doublets liants et non liants.
Savoir reconnaître des isomères.
II. Matériel
Boite de modèles moléculaires.
III. Manipulations
1. Réalisation du modèle moléculaire du dihydrogène (H2)
Écrire la configuration (formule) électronique de chacun des atomes constituant la molécule.
Déterminer le nombre d'électrons périphériques de chaque atome.
En déduire le nombre de liaisons covalentes que peut établir chaque atome.
En appliquant la règle du duet ou la règle de l'octet en déduire le nombre de doublets non liants.
Donner la formule de Lewis de la molécule en représentant les doublets liants en rouge et les doublets non liants en bleu.
Construire le modèle moléculaire.
Justifier la structure spatiale de la molécule à l'aide de son modèle de Lewis.
2. Autres molécules
Appliquer la même méthode que précédemment pour étudier les molécules suivantes:
Chlorure d'hydrogène
HCl
Diazote
N2
Dioxygène
O2
Dichlore
Cl2
Eau
H2O
Ethane
C2H6
Méthane
CH4
Ethène (éthylène)
C2H4
Ammoniac
NH3
3. Isomérie
Construire les isomères de formule brute C4H10.
Construire les isomères de formule brute C2H6O.
Carte d'identité des éléments chimiques
I. Objectifs
Réaliser la carte d'identité des 18 premiers éléments chimiques de la classification périodique.
Utiliser l'outil internet.
II. Manipulation
Accéder au site internet http://www.ktf-split.hr/periodni/fr/index.html
Rechercher les informations permettant de compléter les fiches d'identités fournies ci-dessous.
III. Exemple de fiche à compléter
Nom de l’élément
Symbole
Isotopes
Nom
Z
A
Symbole
Date et lieu de Découverte
Savant l’ayant découvert
Étymologie du nom
Rayon de l’atome
Configuration électronique
Position dans le tableau
Ligne n°
Ions monoatomiques
Colonne n°
Nom de sa famille chimique
Quantité de matière
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs
Prendre conscience de la nécessité d'une unité de quantité de matière adaptée à la chimie.
Être capable de prélever une masse ou un volume correspondant à une quantité de matière donnée.
II. Matériel
Une balance au centigramme.
Un clou en fer et du papier de verre.
Une éprouvette graduée de 10mL.
Un verre de montre.
Du saccharose.
Un flacon d'acétone.
Un bécher de 250mL.
Une spatule.
III. Nécessité d'un changement d'échelle
1. Manipulation
Peser le clou en fer.
2. Exploitation
Évaluer le nombre d'atomes de fer contenus dans le clou.
Ce nombre vous semble-t-il facile à utiliser?
Données:
Masse d'un nucléon: mn 1,67.10-27kg.
Masse d'un électron: 1836 fois plus petite.
IV. Une nouvelle unité de quantité de matière: la mole
1. Définition
Une mole représente une quantité de matière composée d'autant d'entités qu'il y a d'atomes dans 12g de carbone.
2. Exploitation
Déterminer le nombre d'atomes de carbonecontenus dans une mole d'atomes de carbone. Ce nombre sera appelé nombre d'Avogadro et noté N.
Déterminer la quantité de matière de fer, exprimée en moles, contenue dans le clou.
V. Peser une masse de sucre correspondant à une quantité de matière donnée
1. Définition
On appelle masse molaire atomique la masse d'une mole d'atomes identiques.
1. Définition
On appelle masse molaire moléculaire la masse d'une mole de molécules identiques.
2. Manipulation
Déterminer la masse correspondant à 1,52.10-2 mol de sucre.
Réaliser la pesée. Faire vérifier.
Donnée: Saccharose: C12H22O11.
VI. Déterminer le volume correspondant à une quantité de matière d'acétone donnée
1. Déterminer le volume d'acétone correspondant à une quantité de matière de 8,44.10-2mol. Faire vérifier votre calcul.
2. Muni de gants et de lunettes, prélever le volume précédent à l'aide d'une éprouvette graduée.
Données:
Masse volumique de l'acétone: µ=790g.L-1.
Masse molaire de l'acétone: M=58 g.mol-1.
I. Objectifs
Savoir préparer une solution par dissolution d'un composé solide.
Savoir préparer une solution par dilution d'une solution mère.
II. Matériel
Verre de montre.
Spatule.
Balance.
Fiole jaugée de 100mL.
Pipettes jaugées de 5mL, 10mL, 20mL + propipette.
Deux béchers.
Sulfate de cuivre solide.
Solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration Co=50.10-4mol.L-1.
Eau distillée.
III. Préparation d'une solution par dissolution d'un composé solide
On désire préparer 100mL d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre de concentration C=2,50.10-1mol.L-1.
Déterminer la masse molaire du sulfate de cuivre utilisé.
En déduire la masse m de produit nécessaire pour réaliser la solution.
Peser la masse m de sulfate de cuivre et introduire le produit dans la fiole jaugée préalablement rincée.
Ajouter de l'eau distillée pour obtenir 100mL.
Reboucher la fiole jaugée et la retourner plusieurs fois pour homogénéiser le mélange.
Faire vérifier la solution obtenue.
IV. Préparation d'une solution par dilution
On désire préparer 100mL d'une solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration C1=50.10-5mol.L-1.
Déterminer le volume Vo à prélever de la solution mère
Prélever le volume Vo à l'aide de la pipette jaugée appropriée et le verser dans la fiole jaugée.
Compléter à 100mL avec de l'eau distillée.
Faire vérifier la solution obtenue.
Suivi d'une transformation chimique
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Comprendre ce que représente l'avancement d'une réaction chimique.
II. Matériel
Une éprouvette graduée de 250mL et un bouchon permettant de la boucher.
Un agitateur magnétique.
Une burette de Mohr de 25mL.
Un cristallisoir.
Une spatule.
Un tube à dégagement et un têt à gaz.
Un erlenmeyer de 250mL muni d'un bouchon percé de deux trous.
Un pied de mécanique muni d'une noix de serrage et d'une pince 4 doigts.
Une solution aqueuse d'acide éthanoïque de concentration Ca=1,0mol.L-1.
De l'hydrogénocarbonate de sodium.
III. Manipulation:
Données:
L'acide éthanoïque est un liquide de formule CH3COOH et sera noté AH.
L'hydrogénocarbonate de sodium est un solide blanc de formule NaHCO3. Il est formé de l'ion hydrogénocarbonate HCO3- et de l'ion sodium Na+.
La réaction entre l'acide éthanoïque et l'hydrogénocarbonate de sodium peut s'écrire:
NaHCO3 + AH CO2(g) + H2O + NaA(aq)
Dans les conditions de l'expérience, le volume molaire gazeux est Vm=24L.mol-1.
Dans l'erlenmeyer, peser 0,6Og d'hydrogénocarbonate de sodium.
Rincer la burette à l'eau déminéralisée.
Remplir la burette de la solution d'acide éthanoïque et ajuster au zéro.
Réaliser le montage ci-contre. L'orifice du tube à dégagement doit être recouvert d'eau.
Remplir d'eau l'éprouvette graduée, la couvrir du bouchon et la retourner sur la cuve à eau. Enlever le bouchon. Il ne doit pas y avoir de bulle d'air dans l'éprouvette graduée.
Verser 1,0mL d'acide éthanoïque (Va=1mL) et agiter. Attendre que le système chimique ait fini d'évoluer et lire le volume V(CO2) de gaz dans l'éprouvette graduée (on prendra soin de soustraire le volume de liquide versé).
Recommencer en versant l'acide éthanoïque millilitre par millilitre jusqu'à Va=12mL. Reporter à chaque fois les résultats dans un tableau du type ci-dessous.
IV. Exploitation
1. Quel est le gaz qui se dégage lors de cette réaction chimique? Comment peut-on l'identifier?
2. Saisir les deux premières lignes du tableau ci-dessous dans le tableur Régressi pour Windows.
3. Calculer à l'aide du tableur les quantités de matière d'acide éthanoïque na et de dioxyde de carbone n(CO2) de façon à compléter le tableau.
Va (L)
1.10-3
2.10-3
....................................
12.10-3
V(CO2) (L)
na (mol)
....................................
n(CO2) (mol)
4. Tracer le graphe V(CO2)=f(Va). Vérifier que ce graphe est formé de deux segments de droite. A quoi correspondent ces deux parties? A quoi correspond l'intersection de des deux segments?
5. Quelle est la quantité d'hydrogénocarbonate de sodium introduite? Quelle quantité maximale de dioxyde de carbone pouvait-on attendre? Ce nombre est-il en accord avec vos résultats expérimentaux?
6. Compléter le tableau ci-dessous.
Volume d'acide introduit
Quantité d'acide introduite
Quantité de NaHCO3restant
Quantité de AH restant
Quantité de CO2formée
Quantité de H2O formée
Quantité de NaA formée
Va = 0mL
na = .........mol
Va = 1mL
na = ........mol
Va = 4mL
na = ........mol
Va = ........mL
na = ........mol
0
0
Va = 10mL
na = ........mol
Va = x mL (x<7mL)
na = ........mol
Travaux pratiques de physique
Expérience de Benjamin Franklin
Détermination de l'ordre de grandeur de la longueur d'une molécule d'oléïne
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectif:
Détermination de l'ordre de grandeur de la longueur d'une molécule d'oléïne.
II. Matériel:
Une éponge.
Un cristallisoir.
Une pipette graduée ou une pipette compte-gouttes en plastique.
Un tamis
Du talc.
Un double décimètre transparent.
Du détergent (liquide vaisselle).
Une solution S obtenue en diluant 2 gouttes d'huile d'olive dans 100mL d'éther de pétrole.
III. Principe:
L’assemblage des atomes dans la molécule d’huile est tel qu’elle peut être représentée par le schéma ci-contre.
On peut supposer que la pellicule d’huile formée à la surface de l’eau est constituée par une seule épaisseur de molécules d’huile, dressées verticalement les unes contre les autres, comme l’indique le dessin ci-contre.
IV. Mesures :
Remplir complètement le cristallisoir avec de l'eau (sans le faire déborder).
Attendre que la surface de l'eau se stabilise et saupoudrer son centre avec le talc de façon à couvrir une surface circulaire d'environ 8cm de diamètre (le bord du disque de talc doit se trouver à environ 4cm du bord du cristallisoir).
A l'aide de la pipette, déposer délicatement une goutte de la solution S au centre de la tache de talc.
La goutte s'étale alors à la surface de l'eau et repousse le talc. Lorsque l'espace libéré a terminé de se rétracter, évaluer l'ordre de grandeur de son diamètre à l'aide du double décimètre.
V. Exploitation:
Sachant qu'une goutte d'huile a un volume d'environ 1/36 mL, quel est le volume d'huile contenu dans les 100mL de solution S.
Sachant qu'une goutte de solution S a un volume d'environ 1/50 mL, quel est le volume Vh d'huile répandu à la surface de l'eau?
Exprimer l'épaisseur e de la tache en fonction du volume Vh et de son diamètre D.
Quel est l'ordre de grandeur de l'épaisseur e de la tache d'huile?
Conclure.
Mesure d'une distance par triangulation
Mesure de la taille d'un objet par occultation
Diamètre apparent
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Utiliser la technique de triangulation pour déterminer la distance d'un objet éloigné.
Utiliser la technique d'occultation pour déterminer la taille d'un objet et déterminer son diamètre apparent.
II. Matériel:
Planchette de balsa A4.
Feuille de papier blanc A4.
3 épingles à tête rondes.
Décamètre (1 pour la classe).
Double mètre à ruban.
2 pieds de mécanique + 2 noix de serrage + 1 pince plate + 1 pince 3 doigts.
Viseur (tube platique).
Disque diamètre 4,2cm ou 2,3cm (à défaut, une pièce de monnaie).
Disque coloré de diamètre 33cm fixé au tableau (par des aimants par exemple).
III. Mesure d'une distance par triangulation:
1. Montage:
2. Mesures:
Placer la planchette à l'une des extrémités de la paillasse en l'alignant sur un bord.
Placer une feuille de papier sur la planchette et piquer deux épingles (notées [1] et [2]) en les alignant sur l'objet visé (voir schéma).
On appellera [A] la position de l'épingle[2]. Repérer [A] sur la table.
Translater la planchette parallèlement au bord de la table jusqu'à l'autre extrémité de celle-ci.
Piquer une troisième épingle (notée [3]) sur la planchette en alignant celle-ci avec [A] et l'objet.
On appellera [B] la position de l'épingle [3]. Repérer [B] sur la table.
Mesurer les distances D=AB, d: distance séparant les épingles [2] et [3] et h: distance séparant les épingles [1] et [3].
3. Conclusion:
Déterminer la distance BO à partir des mesures effectuées.
Mesurer la distance BO à l'aide d'un décamètre
Comparer les deux valeurs (écart relatif).
IV. Mesure de la taille d'un objet par occultation - Diamètre apparent:
1. Montage (vue du dessus):
Le dispositif expérimental
2. Mesures:
Placer un l'œil en A contre le viseur.
Déplacer le disque de façon à occulter exactement l'objet en veillant à maintenir le plan du disque parallèle au plan de l'objet.
Mesure la distance AB ainsi que la diamètre d du disque.
3. Exploitation:
On utilisera les notations suivantes:
Déterminer le diamètre apparent a de l'objet.
En utilisant le décamètre, mesurer la distance AO (dans la réalité, on pourrait déterminer cette distance par triangulation).
En déduire le diamètre H de l'objet.
Mesurer le diamètre H de l'objet et comparer
Mesure de l’épaisseur d’un cheveu par diffraction
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
En particulier, ne jamais regarder directement le faisceau de lumière d'un laser.
I. Objectifs:
Réaliser les figures de diffraction pour des fils de différentes sections.
Réaliser une courbe d’étalonnage.
Modéliser une courbe d'étalonnage.
Déterminer l’épaisseur d’un cheveu en utilisant cette courbe.
II. Matériel:
Une diode laser sur support.
Une pile de 4,5V dans un boîtier.
Un élévateur (2).
Cinq fils de diamètre différent (fil à pèche) montés sur support.
Un cheveux monté sur support.
Un écran blanc.
Un support de mécanique + une noix.
Un double mètre (un pour la classe).
III. Montage:
IV. Mesures :
Réaliser la diffraction avec le fil le plus petit diamètre (noté d).
Mesurer la largeur de la tache centrale et placer les résultats (exprimés en mètres) dans un tableau du type:
d(m)
L(m)
Renouveler la mesure de L pour les quatre autres fils.
Renouveler la mesure de L pour le cheveu (ne pas placer cette valeur dans le tableau).
V. Exploitation:
Saisir les valeurs du tableau précédent dans le logiciel Régressi.
Tracer la courbe L=f(d) (d en abscisse et L en ordonnée).
Modéliser la courbe obtenue (équation du modèle L=a*1/d).
Utiliser la courbe pour déterminer le diamètre du cheveu (à l'aide du curseur).
Les lois de la réfraction
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Vérifier les lois de la réfraction.
II. Matériel:
Lanterne.
Générateur 6V continu.
Rapporteur papier.
Hémicylindre de plexiglass.
Fils de connexion.
III. Montage:
IV. Mesures:
Imposer plusieurs angles d'incidence i et mesurer les angles de réfraction r correspondants. Dresser le tableau de mesures suivant:
i (°)
0
10
20
30
40
50
60
r (°)
V. Exploitation:
Saisir le tableau précédent dans le logiciel Régressi.
Créer alors les grandeurs sin i et sin r.
Tracer la courbe sin i = f(sin r). La modéliser par une droite.
Que représente le coefficient directeur de cette droite?
Donner la relation existant entre l'angle d'incidence et l'angle de réfraction (2ème loi de Descartes).
En déduire l'indice de réfraction du plexiglass.
Spectres lumineux
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Réaliser, observer et représenter des spectres d'émission et d'absorption.
Etudier l'évolution d'un spectre d'émission en fonction de la température de la source.
II. Matériel:
Un banc d'optique.
Une lanterne.
Deux supports de lentille.
Une lentille de 10d .
Une fente.
Deux plateaux support.
Un prisme.
Un écran sur son support.
Une cuve.
Un générateur 6V.
Un rhéostat de 33W.
Des fils de connexion.
Lampes spectrales Na, Hg ou Cd et leur alimentation.
Un spectroscope à main.
Un bécher de 100mL.
III. Spectre de la lumière blanche:
1. Montage:
Réaliser le montage suivant:
Photographies du montage:
Lanterne, fente, lentille et prisme
Remarquez la position de l'écran
2. Manipulation:
Régler la lanterne au maximum d'intensité lumineuse à l'aide du curseur du rhéostat.
Régler le dispositif pour obtenir un spectre net sur l'écran.
Observer et dessiner le spectre.
A l'aide du curseur du rhéostat, baisser l'intensité lumineuse et noter l'effet produit sur le spectre.
IV. Spectre d'absorption:
1. Montage:
Même montage que précédemment en plaçant la cuve entre la lentille et le prisme.
Photographies du montage:
Lanterne, fente, lentille cuve et prisme
2. Manipulation:
Remplir progressivement la cuve de la solution de permanganate de potassium jusqu'à obtenir le spectre d'absorption au dessus du spectre de la lumière blanche.
3. Exploitation des résultats:
Dessiner les deux spectres.
Quel est l'effet produit par la solution sur la lumière blanche?
V. Spectres de raies d'émission:
1. Montage:
2. Manipulation:
Observer le spectre de la lumière blanche à l'aide du spectroscope (en regardant par la fenêtre de la salle par exemple).
Observer et dessiner les spectres de raies d'émission du sodium, du mercure ou du cadmium.
Relativité du mouvement
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Prendre conscience que la trajectoire d'un mobile n'est pas unique.
Être capable de représenter les différentes trajectoires d'un mobile.
II. Etude de la chute d'une balle de golf lâchée depuis un vélo
1. Matériel
Ordinateur + logiciel CD-Movie.
2. Manipulation
Préparation du logiciel
Lancer le logiciel CD-Movie
Dans le menu, Cliquer Image Série d'images Par nom de fichier.
Charger le fichier velchu.mov.
Régler l'intervalle entre deux images à 40ms (Préparer intervalle).
Régler le nombre de points par images à 2 points par images (Préparer Nombre de points par image).
Mesures
Sélectionner Mesure Pointage dans le menu.
Pointer l'oreille du personnage (point n°1) et le centre de la balle (point n°2).
Imprimer le document obtenu en mode paysage.
3. Exploitation
Que représentent les points bleus? Où se trouve l'observateur?
Que représentent les points rouges? Où se trouve l'observateur?
Numéroter les positions successives de l'oreille et de la balle (O1..O13 et B1..B13).
Sur une feuille de papier calque, tracer deux axes perpendiculaires d'origine O. (On placera O au centre de la feuille).
Faire coïncider O avec chacune des positions successives de l'oreille (en prenant soin de maintenir les axes parallèles à eux-mêmes) et noter la position correspondante de la balle sur la feuille de papier calque.
Que représente l'ensemble des points obtenus sur le papier calque? Où se trouve l'observateur?
Comparer les résultats obtenus en b et en f. Conclure.
III. Etudes des trajectoires de deux points d'un mobile
1. Matériel
Table à coussin d'air + accessoires.
2. Manipulation
Lancer le mobile muni d'un éclateur central et d'un éclateur périphérique sur la table horizontale et réaliser l'enregistrement du mouvement.
Numéroter les points C (centre) et P (périphérique) de 1 à n.
3. Exploitation
Faire une hypothèse sur la nature de la trajectoire de P par rapport à C.
A l'aide d'une feuille de papier calque relever la trajectoire du point P dans un référentiel lié au point C. Vérifier l'hypothèse précédente.
Principe de l'inertie
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs:
Mettre en évidence les effets d'une force sur le mouvement d'un solide.
Énoncer le principe de l'inertie.
II. Réflexion collective sur une situation problème
1. Matériel
Table à coussin d'air horizontale et accessoires.
Virage dessiné sur une feuille de papier A2.
Mobile à coussin d'air.
2. Manipulation:
On supposera pour simplifier que le mobile est isolé, c'est à dire soumis à aucune force.
Problème: Comment faire prendre un virage au palet?
En utilisant le matériel disponible, mettre en œuvre le dispositif permettant au palet de suivre le virage imposé.
3. Conclusion
A quelle condition le palet peut-il effectuer un virage?
III. Principe de l'inertie
1. Matériel
Ordinateur + logiciel SIM (information sur le logiciel SIM)
2. Manipulation:
Dans le menu, sélectionner Modèle avec force constante quelconque et cliquer sur le bouton Appliquer.
Imposer une période de 10ms et masse de 500g.
Réaliser les quatre simulations suivantes:
N°
Sim
Vitesse initiale
(Horizontale)
Direction de la force appliquée
Sens de la force appliquée
Valeur de la force appliquée
1
0,8m.s-1 (2 carreaux)
Horizontale
Même sens que la vitesse
4N (1 carreau)
2
2,9m.s-1 (7 carreaux)
Horizontale
Sens opposé à la vitesse
4N (1 carreau)
3
0,8m.s-1 (2 carreaux)
Verticale
Vers le bas
4N (1 carreau)
4
0,8m.s-1 (2 carreaux)
Aucune
Aucun
0N
3. Exploitation
Dans chaque cas précédent, préciser quelle est l'influence de la force sur la trajectoire et sur la vitesse. On consignera les résultats dans un tableau du type suivant.
N°
Sens et direction de la force
Effet sur la vitesse
Effet sur la trajectoire
1
2
3
4
La simulation 4 est une situation très particulière qui illustre le principe de l'inertie.
Énoncer le principe de l'inertie.
IV. Généralisation du principe de l'inertie. Solide pseudo-isolé
1. Manipulation:
Réaliser un enregistrement du mobile lancé sur la table horizontale.
2. Exploitation collective
Faire le bilan des forces extérieures appliquées au mobile.
Comparer l'enregistrement à l'une des simulations du III.
Proposer un énoncé général du principe de l'inertie.
V. Influence de la masse
1. Manipulation:
Réaliser les simulations suivantes:
N°
Masse du solide
Vitesse initiale
Force appliquée
5
100g
0,8m.s-1 (2 carreaux)
Direction horizontale
8N (2 carreaux)
Même direction et
même sens que la vitesse
6
1kg
0,8m.s-1 (2 carreaux)
Direction horizontale
8N (2 carreaux)
Même direction et
même sens que la vitesse
2. Exploitation
A partir des expériences précédentes, que pouvez vous dire de l'influence de la masse du solide sur la variation de sa vitesse (les autres paramètres étant identiques)?
Gravitation universelle
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Etude de la chute verticale
1. Matériel:
Ordinateur + logiciel CD Movie.
2. Manipulation:
Réaliser le pointage de la chute verticale d'une balle de golf (voir TP relativité du mouvement) en utilisant le fichierchgolf.mov.
3. Exploitation:
Quelle est la nature du mouvement de la balle (trajectoire et vitesse)?
Le principe d'inertie est-il vérifié? Justifiez la réponse.
La balle est-elle soumise à une force? Si oui, quelle est cette force?
II. Etude du poids d'un corps
1. Matériel:
Une balance monoplateau.
Un objet usuel.
Une pince de mécanique, une noix de serrage et une pince 3 doigts.
Un dynamomètre de 5N.
2. Manipulation:
Peser l'objet.
Mesurer son poids à l'aide du dynamomètre fixé sur le pied de mécanique.
3. Exploitation:
En déduire la relation existant entre le poids de l'objet et sa masse.
III. Chute libre avec vitesse initiale
1. Matériel:
Ordinateur + logiciel Sim (information sur le logiciel SIM)
2. Allure de la trajectoire:
Choisir le modèle "Avec force constante"
Imposer une masse m=500g et une période de 20ms.
Imposer une vitesse initiale de lancement de 2m.s-1 faisant un angle de 45° avec l'horizontale.
Imposer une force appliquée égale au poids de la masse de 500g.
Réaliser la simulation.
Quelle est la nature du mouvement?
3. Influence de la vitesse initiale:
Réaliser les 3 simulations suivantes.
a(°)
Vitesse initiale (m.s-1)
Force appliquée (N)
45
1,0
P
45
1,8
P
45
2,1
P
Quelle est l'influence de la vitesse initiale sur la portée du tir?
Quelle est l'influence de la vitesse initiale sur l'altitude maximale atteinte?
4. Influence de l'angle de tir:
Réaliser les 3 simulations suivantes.
a(°)
Vitesse initiale (m.s-1)
Force appliquée (N)
Inférieur à 45
2,1
P
45
2,1
P
Supérieur à 45
2,1
P
Quelle est l'influence de l'angle de tir sur la hauteur maximale atteinte?
Quelle est la valeur de l'angle de tir qui donne la plus grande portée?
IV. Étude de la satellisation
1. Matériel:
Ordinateur + logiciel Sim (information sur le logiciel SIM)
2. Manipulation:
Choisir le modèle satellite: Échelle 5.104x5.104km; Position de la terre: x=2.104km et y=3.104km.
Réaliser la satellisation d'un objet autour de la terre.
Essayer d'obtenir une trajectoire circulaire (on s'aidera du tableau ci-dessous).
Donnée: Rayon de la Terre est RT=6400km.
Distance initiale du satellite au centre de la terre (km)
Vitesse initiale (km.s-1)
Direction de la vitesse initiale par rapport à la terre
6,4.103
9,35
Verticale vers le haut
30.103
0
Verticale vers le haut
6,4.103
6,2
45° avec l'horizontale
6,4.103
9,2
45° avec l'horizontale
20.103
3
Tangentiellement à la terre
20.103
3,6
Tangentiellement à la terre
20.103
4,48
Tangentiellement à la terre
La mesure du temps
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs
Déterminer la période et la fréquence de deux phénomènes périodiques.
Mesurer la durée d'un phénomène.
II. Le pendule simple
1. Matériel
Un support de mécanique + une noix de serrage + une pince "3 doigts".
Un pendule simple.
Un rapporteur papier collé sur du carton.
Un chronomètre.
2. Montage
Réaliser le montage ci-contre:
3. Manipulations
Écarter le pendule d'un angle a1=20° par rapport à la verticale (position d'équilibre) et l'abandonner sans vitesse initiale.
Mesurer la durée de 10 périodes.
Recommencer la même opération en écartant le pendule d'un angle a2=10° par rapport à la verticale.
4. Exploitation
Déterminer les périodes T1 et T2 du pendule dans chacun des cas.
Déterminer les fréquences f1 et f2 des oscillations du pendule dans chacun des cas.
Justifier l'expression "isochronisme des petites oscillations".
Pourquoi mesure-t-on 10 périodes?
III. Horloge électronique
1. Matériel
Platine multivibrateur astable.
Pile 4,5V.
Platine de montage.
Condensateurs 100nF et 47µF.
Résistances 2,2kW; 4,7kW et 100W.
DEL
Oscilloscope et fiche BNC.
Pinces crocodiles (une noire et une rouge).
Fils de connexion.
2. Montage
Voir photo ci-contre.
3. Manipulations
Réaliser le montage avec le condensateur de 47µF et la résistance de 4,7kW.
Déterminer la période et la fréquence du phénomène.
Réaliser le même montage avec le condensateur de 100nF et la résistance de 2,2kW.
Déterminer la période et la fréquence du phénomène à l'aide de l'oscilloscope.
IV. Mesure de la durée d'un phénomène
1. Manipulation
Un élève se déplace jusqu'au bout du couloir et revient.
Mesurer la durée du déplacement en prenant comme unité de mesure du temps la période du pendule à laquelle vous aurez donné un nom.
Procéder de la même façon avec l'oscillateur électrique.
2. Exploitation
Donner la durée du déplacement dans les deux unités.
Justifier le choix d'une unité légale internationale (S.I.).
Annoncer le résultat dans cette unité.
Principe d'un thermomètre électronique
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs
Comprendre le phénomène de dilatation du point de vue microscopique.
Étudier le principe d'un thermomètre électronique.
II. Réflexion collective
Principe de fonctionnement d'un thermomètre à alcool.
Interprétation microscopique.
III. Principe d'un thermomètre électronique
1. Matériel
Pied de mécanique + noix + pince 4 doigts.
Valet élévateur.
Ballon à fond rond de 250mL.
Chauffe ballon + thermostat.
Bouchon diamètre 9 à deux trous.
Thermomètre 0-100°C (modèle jaune).
Thermistance montée sur 2 fils.
Multimètre numérique + 2 fils de connexion.
Petit fil de cuivre.
Ordinateur + logiciel Régressi.
2. Manipulation
Remplir le ballon au 3/4 d'eau.
Passer les fils de la thermistance par un des trous du bouchon et fixer celle ci à proximité du réservoir du thermomètre.
Réaliser le montage ci-contre.
Régler l'ohmmètre sur le calibre 200W.
Mettre en fonction le chauffe ballon (thermostat 10).
Relever les valeurs de la résistance de la CTN et de la température par pas de 1°C pour q variant entre 20°C et 80°C.
Regrouper les résultats dans un tableau du type:
q(°C)
R(W)
3. Exploitation
Tracer la courbe q=f(R) en utilisant le logiciel Régressi et effectuer un lissage.
Expliquer comment on peut mesurer une température sans utiliser de thermomètre.
Qu'appelle-t-on sensibilité d'un appareil de mesure?
Dans quel domaine de température ce thermomètre est-il le plus sensible? 20°C à 30°C ou 50°C à 80°C.
IV. Mesure d'une température inconnue
1. Matériel
Bécher 100mL.
Éprouvette graduée de 100mL.
2. Manipulation
Dans un bécher de 100mL placer 80mL d'eau froide et 20 mL d'eau chaude (prélevée dans le ballon).
Homogénéiser le mélange.
Plonger la thermistance dans le mélange et déterminer la température de l'eau.
Loi des gaz parfaits
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité rappelées par le professeur.
I. Objectifs
Prendre conscience des variations opposées de la pression et du volume d'un gaz.
Déterminer la constante des gaz parfaits.
II. Matériel
Ordinateur + interface de mesure (orphy GTS)
Module de pression 2,5hPa + seringue 60mL.
Grand thermomètre de démonstration.
Support mécanique + 1 noix + 1 pince plate.
III. Manipulation:
1. Paramétrage:
Lancer le logiciel "Régressi pour Windows" et régler les paramètres d'acquisition de la façon suivante:
Abscisse: clavier; Grandeur mesurée: V: 0-70mL.
Ordonnée: Voie EA0; Grandeur mesurée: P: 0-2,5bar (réf 0V).
2. Mesures:
Placer le piston de la seringue à 60mL, puis relier celle-ci au module de pression.
Taper la valeur du volume initial V=66,15mL (le tube de liaison a un volume de 6,15mL), puis réaliser l'acquisition de la pression P.
Renouveler plusieurs fois cette mesure jusqu'à un volume final de 46,15mL par pas de 2mL.
Transférer l'ensemble de ces mesures dans le tableur.
IV. Exploitation:
1. Obtention du graphe P=f(V):
Créer deux nouvelles variables P1 et V1 qui représentent la pression et le volume du gaz dans les unités légales.
Représenter le graphe P1=f(V1).
2. Détermination de la constante des gaz parfaits:
Déterminer la quantité de matière n d'air présent dans la seringue (Vm=24L.mol-1 à 20°C).
Exprimer la température T de la salle en degrés absolus.
A partir de la loi des gaz parfaits, établir la relation liant P1 à V1.
Modéliser le graphe précédent par cette relation et en déduire R.
Évaluer l'écart relatif à la valeur attendue.
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