Quelques propriétés de l’air et ses constituants exercices corrigés
📝Exercice 1 : Définitions essentielles
📚Termes à définir :
Définition : L’air est un mélange de gaz qui constitue l’atmosphère terrestre. Il est essentiellement composé de diazote (N₂) à 80% et de dioxygène (O₂) à 20%, ainsi que d’autres gaz en faible quantité.
Définition : La compressibilité est la propriété d’un gaz à voir son volume diminuer lorsqu’on exerce une pression sur lui. Lors de la compression, la pression augmente.
Exemple : En appuyant sur le piston d’une seringue bouchée, l’air se comprime.
Définition : L’expansibilité est la propriété d’un gaz à voir son volume augmenter lorsqu’on le laisse se détendre. Lors de l’expansion, la pression diminue.
Exemple : En tirant sur le piston d’une seringue bouchée, l’air se dilate.
Définition : La pression d’un gaz est la force exercée par les particules du gaz sur les parois du récipient qui le contient. Elle s’exprime généralement en hectopascals (hPa).
Remarque : À température constante, volume et pression varient en sens inverse.
Définition : Le dioxygène est un gaz de formule chimique O₂. Il représente environ 20% du volume de l’air. Il est essentiel à la respiration des êtres vivants et à la combustion.
Propriété : Il permet la combustion (une bougie brûle dans le dioxygène).
Définition : Le diazote est un gaz de formule chimique N₂. Il représente environ 80% du volume de l’air. Il est incombustible et ne permet pas la respiration.
Propriété : Il ne réagit pas avec la plupart des corps (gaz inerte).
Définition : Un mélange est une substance composée de plusieurs constituants qui conservent leurs propriétés. L’air est un mélange de gaz (dioxygène, diazote, etc.).
Remarque : Les constituants d’un mélange peuvent être séparés par des méthodes physiques.
Définition : La combustion est une réaction chimique au cours de laquelle une substance brûle en présence de dioxygène. Elle produit généralement de la chaleur et de la lumière.
Exemple : Le fer rouille en présence de dioxygène (oxydation).
❓Exercice 2 : Vrai ou Faux – L’air et ses propriétés
🌬️Affirmations à évaluer sur l’air et ses propriétés :
L’air est un corps pur.
L’air est compressible et expansible.
Lorsqu’on comprime un gaz, son volume augmente et sa pression diminue.
1 litre d’air pèse environ 1,29 g à 20°C.
L’air est composé uniquement de dioxygène.
Le dioxygène représente 80% du volume de l’air.
Le diazote est un gaz qui permet la combustion.
La combustion d’une substance nécessite la présence de dioxygène.
L’air n’a pas de masse.
L’air contient environ 20% de dioxygène et 80% de diazote.
✏️Exercice 3 : Mots à placer
Consigne : Compléter les phrases suivantes avec les mots de la liste ci-dessous.
📝Liste des mots disponibles :
🔤Phrases à compléter :
L’air est un __________ de plusieurs gaz.
Un gaz est __________ lorsque l’on peut diminuer son __________ en exerçant une pression.
Un gaz est __________ lorsque l’on peut augmenter son volume en le laissant se détendre.
Lors de la compression d’un gaz, le __________ diminue et la __________ augmente.
1 litre d’air a une __________ d’environ __________.
L’air est composé d’environ __________ de __________ (O₂).
L’air est composé d’environ __________ de __________ (N₂).
La __________ est une réaction chimique qui nécessite la présence de dioxygène.
❓Exercice 4 : Questions sur l’air
Consigne : Répondez aux questions suivantes en vous aidant du cours sur l’air et ses propriétés.
Qu’est-ce que l’air ? Quelle est sa composition ?
Quelles sont les deux propriétés principales d’un gaz ? Expliquez-les.
Comment évoluent le volume et la pression d’un gaz lors d’une compression ?
Comment évoluent le volume et la pression d’un gaz lors d’une expansion ?
Quelle est la masse d’1 litre d’air ? Comment l’a-t-on mesurée ?
Quel est le gaz qui permet la combustion ? Quel est son pourcentage dans l’air ?
Quel est le gaz le plus abondant dans l’air ? Quel est son pourcentage ?
L’air est-il un corps pur ou un mélange ? Justifiez votre réponse.
💉Exercice 5 : Seringue bouchée
On tire sur le piston d’une seringue bouchée.
L’air contenu dans la seringue subit-il une compression ou une expansion (détente) ?
Y a-t-il variation :
a) Du volume de l’air emprisonné ?
b) De sa pression ?
c) De sa masse ?
💉Exercice 6 : Poussée sur le piston
On enferme de l’air dans une seringue, puis on pousse le piston.
Compléter les phrases avec les verbes « augmenter » ou « diminuer ».
a) Le volume de l’air enfermé …………………………
b) Les distances entre les molécules à l’intérieur de la seringue ……………………………
c) La pression de l’air dans la seringue …………………….
Sachant que la seringue contient 200 molécules des gaz majoritaires, calculer/estimer le nombre de molécules de dioxygène et le nombre de molécules de diazote.
💡 Rappel : L’air est composé d’environ 20% de dioxygène (O₂) et 80% de diazote (N₂).
⚖️Exercice 7 : Masse de l’air
À l’aide d’un ballon, d’une balance électronique, d’une aiguille et d’un tube souple, on réalise les expériences ci-contre :
Expérience pour mesurer la masse de l’air
1 : Le ballon gonflé est pesé : m₁ = 285,6 g
2 : On prélève/retire deux litres d’air : V = 2 L
3 : Le ballon est pesé à nouveau : m₂ = 283,0 g
Calculer la masse de deux litres (2 L) d’air.
En déduire la masse d’un litre (1 L) d’air.
📐Exercice 8 : Pression et masse de l’air
La pression de l’air enfermé dans une seringue est mesurée avec un manomètre. Le manomètre indique 1000 hPa. Lorsque l’on déplace le piston, le manomètre indique 1100 hPa.
a) Le piston a-t-il été poussé ou tiré ?
b) Que peut-on conclure ?
Une salle a pour dimensions : 10,5 m × 8 m × 3 m
a) Calculer le volume d’air contenu dans la salle en mètre cube et en litre.
b) Calculer la masse d’air contenu dans la salle.
c) Calculer le volume de dioxygène contenu dans la salle.
🏊Exercice 9 : Piscine gonflable
Une piscine gonflable contient 2300 L d’air.
Citer les deux constituants majoritaires de l’air.
Donner les proportions de chacun de ces deux gaz.
Rappeler quelle est la masse d’un litre d’air dans les conditions usuelles.
Calculer la masse d’air contenu dans cette piscine.
🚗Exercice 10 : Pression des pneus
Pour rouler en toute sécurité, il est important que la pression des pneus de la voiture soit vérifiée régulièrement. Le garagiste mesure alors la pression du pneu puis ajoute de l’air.
Vérification de la pression d’un pneu
Quel appareil de mesure utilise-t-il pour mesurer la pression du pneu ?
Comment varie la masse d’air dans le pneu lorsqu’on le gonfle ?
Comment varie la pression du pneu lors de son gonflage ?
Quelle propriété de l’air et des gaz en général met-on en évidence lorsqu’on gonfle un pneu ?
🫁Exercice 11 : Respiration et composition de l’air
En utilisant le schéma ci-dessus, réponds aux questions suivantes :
Comparaison de l’air inspiré et expiré
L’air que tu expires a-t-il la même composition que l’air que tu inspires ?
Quel est le gaz qui a été consommé ? Quel est le gaz qui est principalement rejeté ?
Une salle de classe dans laquelle se sont déroulés plusieurs cours consécutifs doit être aérée en ouvrant les fenêtres. Pourquoi faut-il prendre cette précaution ?
🕯️Exercice 12 : Combustion d’une bougie
On pose sur une bougie allumée dans un récipient plein d’eau colorée une éprouvette, après quelque instant on observe que la bougie s’éteint.
Expérience de la combustion d’une bougie sous une éprouvette
Quels sont les gaz dans l’éprouvette au début de l’expérience ?
Comment expliquez-vous la montée d’eau dans l’éprouvette ?
🧯Exercice 13 : Bouteille d’air comprimé
On pèse une bouteille d’air comprimé, on trouve une masse de 21,8 kg.
On utilise la bouteille quelque temps puis on la pèse à nouveau, on trouve alors 20 kg.
Sachant que 1 litre d’air dans les conditions usuelles a une masse de 1,3 g.
Quel est le volume d’air qui a été utilisé ?
🤿Exercice 14 : Bouteille de plongée
Les plongeurs utilisent des bouteilles remplies d’air comprimé qui leur permettent de respirer dans les profondeurs marines.
Données :
• Masse de la bouteille avant la plongée : m₁ = 12,7 kg
• Masse de la bouteille après la plongée : m₂ = 9,9 kg
• Masse de 1 L d’air : 1,3 g
Calculer la masse d’air utilisée par le plongeur.
Calculer le volume d’air utilisé par ce plongeur.
📐Exercice 15 : Volume et masse d’air dans une salle de classe
Pour connaître le volume de dioxygène contenu dans une salle de classe, on a mesuré ses dimensions :
• Longueur : L = 5 m
• Largeur : l = 4 m
• Hauteur : h = 3 m
Calculer le volume d’air contenu dans la salle de classe sachant que cette salle a la forme d’un pavé droit (parallélépipède rectangle).
Calculer la masse d’air contenue dans la salle.
Trouver le volume \( V_1 \) de dioxygène (O₂) contenu dans cette salle.
En déduire le volume \( V_2 \) de diazote (N₂) contenu dans cette salle.
Quelques propriétés de l’air et ses constituants exercices corrigés