A la recherche d'une relation entre n, p, V et T
TP N°23 (Physique)
Objectifs : Au cours de l'activité sur les gaz, nous avons vu que l'état d'un gaz dépend de 4 grandeurs : n,p,V et T.
Dans ce TP nous allons relier ces grandeurs. Dans un premier temps nous allons chercher à établir la loi de Mariotte.
I°) Comment faire l’expérience et les mesures ?
Vous disposez d’un pressiomètre (capteur de pression) et d’une seringue. Le capteur de pression est branché
directement sur un voltmètre (1 volt affiché sur le voltmètre correspond à 1 bar soit 105 Pascal).
a°) D’après le matériel dont vous disposez, sur quelle(s) grandeur(s) peut-on agir ?
b°) Faites le schéma de l’expérience ?
c°) Quelles sont les deux grandeurs qui restent constantes pendant les mesures ? (La valve associée à la
seringue sera fermée durant les série d’expériences)
II°) Observations et mesures :
Première partie : De l’air est enfermé dans la seringue dont le volume diminue :
- Enfermez un volume V (par exemple 60 mL) d’air dans la seringue, notez la pression correspondante.
- Diminuer progressivement le volume d’air et noter les couples (p (bar), V (mL)) (réaliser 5 mesures).
a°) Comment varie la pression quand le volume diminue ?
b°) Comment varie la pression quand le volume diminue de moitié ?
c°) Faire un tableau dans lequel vous noterez la pression en fonction du volume (5 mesures).
d°) En s’aidant des observations précédentes, indiquer quelles relations ne peuvent pas convenir (a est une
constante) : p=a
V p=aV2 pV =a pV2 =a
e°) La relation qui n’a pas été éliminée correspond à la loi de Mariotte, l’écrire .
Deuxième partie : De l’air est enfermé dans la seringue dont le volume augmente :
- Ouvrir la valve, mettre le piston de la seringue sur 10 mL puis fermer.
- Augmenter progressivement le volume d’air et noter les couples (p (bar), V (mL)) (réaliser 5 mesures).
a°) Faire un tableau dans lequel vous noterez la pression en fonction du volume (5 mesures).
b°) Comment varie la pression quand le volume augmente ?
c°) Comment varie la pression quand le volume double ?
d°) La loi de Mariotte est-elle vérifiée ?
III°) Exploitations :
a°) Tracer
la courbe représentant pV en fonction de V (pV=f(V)) en utilisant du papier millimétré.
Remarque : vous réaliserez deux graphiques sur la même feuille de papier millimétré (une courbe pour la première
série de mesures et une autre pour la deuxième série).
b°) Que pouvez vous en conclure ? Est-ce en accord avec la loi de Mariotte ?
c°) Le
produit pV a-t-il la même valeur dans les deux séries de mesures ?
d°) Quelle autre grandeur a été modifiée entre les deux séries d’expériences?
e°) De quoi dépend la constante a ?
IV°) Expérience prof : Variation de P en fonction de T à V et n constants
Description de l’expérience :
Le professeur fait chauffer un volume d’air emprisonné dans un flacon fermé.
Regarder l’évolution de la pression en fonction de la température
En s’aidant des observations de cette manipulation, indiquer quelle relation peut convenir (b est une
nouvelle constante) : p=b 1 p=bT
Conclusion : Les 4 paramètres p, volume V, température T et quantité de matière n sont liés par une relation appelée
équation d’état du gaz parfait : PV=nRT ou R est une constante.
Cette expression est-elle viable (vérifier qualitativement sa validité pour chaque expérience réalisée)
