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RAPPORT DE LABORATOIRES 2 & 4 Travail de chimie présenté à Monsieur Carol Brown

RAPPORT DE LABORATOIRES 2 & 4 Travail de chimie présenté à Monsieur Carol Brown Par : Jean-Philippe Baillargeon Jean-Sébastien Lavoie Groupe 92 Séminaire de Sherbrooke Mercredi 16 octobre 2013 2 TABLES DES MATIÈRES Partie A : laboratoire 2 (pression en fonction du volume)………………………………...3 Partie B : laboratoire 4 (pression en fonction de la température)…………………………6 Annexe………………………………………………………………………………….....9 3 Partie A Pression en fonction du volume Analyse des résultats 1. Comment le volume et la pression varient-ils l’un par rapport à l’autre? Sur le graphique, on voit qu’il y a une relation inversement proportionnelle entre le volume et la pression ce qui veut dire que si le volume double, la pression diminue de moitié et vice versa. 2. Quelle relation mathématique existe-t-il entre la pression et le volume? Le volume d’un gaz (ml) est inversement proportionnel à sa pression (kPa). 3. Indiquez une formule mathématique qui exprime la relation existant entre la pression et le volume. Pression(kPa)=1/Volume(ml) 4. Si la pression du gaz double, comment le volume varie-t-il? Si on double la pression qu’exerce un gaz, on verra son volume qui diminuera de moitié. Si on diminue de moitié le volume, les atomes seront beaucoup plus coincés et vont se cogner davantage ce qui va augmenter la pression. C’est pour ça qu’on dit que la relation entre la pression et le volume est inversement proportionnelle. 5. Expliquez la relation existant entre la pression et le volume à l’aide de la théorie cinétique des gaz. Lorsqu’on applique une force sur un contenant avec un gaz à l’intérieur, on diminue le volume de gaz, on le compresse. De cela résulte un rétrécissement de l’espace pour chaque atome, ils vont donc se frapper d’avantages et frapper les parois du contenant plus souvent. Alors une plus grande force est exercée sur la paroi ce qui augmente la pression appliquée par le gaz. Quand on réduit l’espace, le nombre de collisions augmente et la pression monte! 4 6. Est-ce que tous les gaz se comporteraient de la même façon dans les mêmes conditions expérimentales? Oui, car à une température et une pression donnée, les différents gaz agissent un peu de la même façon. Par exemple, des atomes, il y en a des plus gros et des plus petits. On peut les comparer à des ballons : ça demande beaucoup plus d’énergie pour lancer un gros ballon rempli de sable qu’une balle de tennis. Et recevoir un gros ballon de sable qui ne va pas vite risque de faire aussi mal qu’une balle de tennis lancée par un sportif professionnel. Les gros atomes frappent fort, mais ils sont lents. Les petits atomes quant à eux sont légers, mais vont très vite. Il en résulte donc que la force cinétique exercée sur les parois d’un contenant lorsqu’on y met un gaz s’équivaut. 7. Quelles sont les autres variables que vous deviez contrôler durant l’expérience? Il fallait prendre en compte la pression atmosphérique appliquée sur le gaz que nous avons mis dans le contenant, à ce moment le gaz avait déjà une pression qu’il fallait prendre en compte. La température elle aussi influence la pression d’un gaz en ralentissant ou en faisant accélérer les molécules ce qui change le nombre de collision et donc, la pression dans le contenant. 8. Quelles sont les causes d’erreurs possibles dans ce laboratoire? Premièrement, il fallait s’assurer de toujours associer les bons résultats aux bonnes expérimentations pour obtenir des renseignements exacts. Aussi, il fallait prendre en compte toutes les conditions ambiantes extérieures, car celles-ci influençaient les données. Finalement, il était important de bien faire le montage pour l’expérience sinon on pouvait se retrouver avec des données totalement différentes des autres. 9. Comment pourriez-vous améliorer le protocole de ce laboratoire? Nous pourrions mettre tous les résultats de la classe en commun pour avoir une moyenne qui permettra de travailler sur des données plus exacte 5 Retour mise en situation Est-ce possible que le volume d’un sac de croustilles double durant l’ascension d’une montagne? Oui c’est tout à fait possible, car comme on le sait, plus on monte dans l’atmosphère, plus l’oxygène se fait rare alors la pression elle aussi en est affectée. Comme on l’a expliqué plus tôt, si le volume double, alors la pression diminuera de moitié et c’est valable aussi pour les conditions en altitude. Si la pression atmosphérique est diminuée de moitié, alors la force des atomes d’air qui frappent sur les parois du sac de croustilles aura deux fois plus de force ce qui va faire augmenter le volume du sac (sa pression reste la même). Pour exemple, au sommet du mont Everest haut de plus de 8 km, on enregistre une pression atmosphérique de 253 mmHg soit de 33,72 kPa. Il faut donc monter très haut pour voir un sac de croustilles doubler de volume! 6 Partie B Pression en fonction de la température Analyse des résultats 1) Comment la pression et la température varient-elles l’une par rapport à l’autre? Expliquez votre réponse. La pression (variable dépendante) varie selon une droite linéaire dont la variable indépendante est la température. Lorsque la température est à 0°C, la pression, selon nos résultats, est à 100.5 kPa et pour 1°C, la pression augmente d’environ 0,2599 fois. C’est donc pour cette raison que la pression et la température varie selon la droite suivante : Pression (kPa) = 0,2599(x°C)+ 100,5. 2) En vous appuyant sur l’analyse de vos diagrammes et les résultats de vos calculs, expliquez quelle est la relation mathématique entre la pression et la température. Selon nos calculs, les résultats donnés évolueraient, à une d’environ corrélation de 0,98, selon une droite. La température et la pression sont donc en relation l’un de l’autre selon une équation de droite linéaire. 3) Indiquez une formule mathématique qui exprime la relation existante entre la pression et la température. Selon nos données, la formule mathématique qui exprime la relation existante entre la pression et la température de l’air serait la suivante : Pression (kPa) = 0,2599(x°C) + 100,5. 7 4) Si la température du gaz double, comment la pression varie-t-elle? Expliquez votre réponse. Si on enlèverait 100,5 kPa (la valeur de la pression lorsque la température est à zéro) à chaque valeur que l’équation donnerait, la pression doublerait aussi. Cela s’explique par le fait que la température et la pression évoluent selon une droite. 5) À l’aide de la théorie cinétique des gaz, expliquez la relation existante entre la pression et la température. Selon la théorie cinétique des gaz, l’énergie cinétique moyenne des particules de gaz dépend de la température. Par conséquent, plus la température augmente, plus la vitesse des particules devient grande. Les particules vont alors avoir plus de force lorsqu’ils entreront en collision avec la surface d’un obstacle quel compte. C’est pour cette raison que la pression, lorsque la température augmente, augmente aussi. 6) D’après vous, est-ce que tous les gaz se comporteraient de la même façon dans les mêmes conditions expérimentales? Expliquez votre réponse. Je ne crois pas non car, malgré que le zéro absolue de tous les gaz serait de -273,15°C, je crois que le taux de variation serait différent d’un gaz à l’autre. Ils ne se comporteraient donc pas tous de la même façon. 7) Quelles sont les autres variables de vous deviez contrôler durant cette expérience? Expliquez pourquoi il était important d’en tenir compte. Durant l’expérience, il était important de tenir compte de la quantité d’air que l’on aurait dans l’erlenmeyer car les résultats n’auraient pas été comparables si la quantité d’air présent changeait constamment. De plus, il était important aussi de ne pas changer le volume dans lequel l’air est car la pression changerait si le volume grandirait ou rapetisserait. 8 Retour sur la mise en situation Pourquoi la température a-t-elle une influence sur la mesure de la pression d’air des pneus? La température a une influence sur la mesure de la pression d’air des pneus car, comme le laboratoire nous l’a démontré, lorsque la température augmente, l’énergie cinétique augmente, ce qui augmente la vitesse de mouvement des particules. Alors, comme les collisions avec la surface des obstacles deviennent plus fréquentes, la pression augmente! C’est pour cette raison que lorsque la température augmente, la pression d’un pneu augmente elle aussi. 9 ANNEXE uploads/Science et Technologie/lab-chimie-pression-temp.pdf