Masse d'1 litre d'air


Préparation du matériel:montage au bureau

1 balance électronique
1 aquarium de 10L
1 bouteille vide! en verre de Perrier de 1L
1 bouteille en plastique dur de 1,125 L type Badoit
1 grosse pince
1 potence avec des masses(2-3kg)
1 pompe à vélo et son embout
1 valve de chambre à air de vélo avec du pneu autour
du Ø du bouchon de la bouteille plastique.
Percer le bouchon afin d'introduire la valve de vélo.
Le pourtour du pneu assura l'étanchéité.
1 tuyau en plastique souple, L= 30 cm, Ø 4mm
Protocole
Remplir à moitié l'aquarium avec de l'eau
Installer la potence , la grosse pince.Placer des masses sur le socle de la potence pour éviter le basculement.
Entourer la bouteille de Perrier d'un chiffon fin, fixer avec du scotch: éviter le glissement entre les doigts de la pince.
Mesurer un litre d'eau à l'éprouvette (500mL), introduire dans la bouteille de Perrier, faire un repère de niveau au feutre indélébile.
Retourner la bouteille dans l'aquarium (goulot dans l'eau) et fixer à la potence.
Gonfler la bouteille en plastique avec la pompe à vélo, env 55g le tout: bouteille + bouchon + valve. Si vous vissez le clapet, ne pas trop le serrer afin de pouvoir le dévisser au travers du tuyau de plastique.
Retirer la pompe.
Peser la bouteille, noter la masse.
Fixer le tuyau en plastique sur la valve et l'autre bout dans la bouteille de Perrier, en agissant sur le clapet de la valve (doucement) enlever un 1L d'eau dans la bouteille de Perrier, s'arrêter au repère fait au feutre.
En enlevant un 1L d'eau dans la bouteille de Perrier, on enlève un litre d'air dans la bouteille de Badoit.
Peser à nouveau la bouteille, noter la masse.
Faire la différence entre les 2 résultats et on obtient la masse de 1 L d'air.
Résultats

Masse après gonflage: 55,5g

Masse après avoir enlevé 1L d'air:54,3g
Différence: 55,5 - 54,3 = 1,2 g
Un litre d'air a une masse de 1,2 g. Masse réelle: 1,293 g

Incertitudes

On peut trouver des résultats dans une fourchette de 1,1 à 1,4 g
Ces imprécisions sont dues:
  • volume de l'éprouvette utilisée pour remplir la bouteille de Perrier + incertitude du ménisque
  • largeur du trait sur la bouteille de Perrier
  • l'habilité à manipuler
  • traces d'eau sur la bouteille en plastique
Commentaires
J'ai mis beaucoup de temps à mettre cette expéreince au point, j'ai utilisé des ballons comme dans les manuels mais je n'ai jamais réussi à avoir des résultats probants. De plus il faut disposer de balance adéquates.
Je ne sais pas si l'on trouve encore des bouteilles en plastique dur de 1,125L( c'est plus facile qu'avec une bouteille de 1L); j'ai la même bouteille depuis 7 ans.
La grosse pince utilisée n'existe plus chez les fournisseurs habituels.

Commentaires  

 
-1 #4 Kilauea 27-06-2010 10:40
La prof avec laquelle je travaille fait "trouver" ce qu'il faut placer dans les colonnes (en-têtes).
Pour l'eau et le sel, je ne me souviens plus comment elle procède.
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-1 #3 Aranel53 02-05-2010 10:39
Très bon protocole !

Je le note pour l'année prochaine!

Je faisais d'habitude la même chose avec une éprouvette d'1L en verre à la place de la bouteille de Perrier mais à partir d'un ballon de basket surgonflé et mes incertitudes étaient plus grandes que ça !
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0 #2 Aranel53 02-05-2010 10:33
suite :
La poussée d'Archimède empêche de faire directement cette expérience : l'air extérieur exerce une force vers le haut égale au poids de l'air déplacé. Si l'air dans le ballon était à la même pression que l'air extérieur la balance afficherait la même masse qu'avant. "L'air dans l'air ne pèse rien". Ici, à cause de l'enveloppe élastique du ballon, l'air est légèrement comprimé et donc plus dense que l'air extérieur et on note la différence.

Cette expérience est valable pour "l'air a-t-il une masse ?" mais pas pour connaitre la masse d'un litre d'air!

Bonne continuation !
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-1 #1 Aranel53 02-05-2010 10:33
Bonjour et félicitations pour votre site axé sur les manipulations et le matériel ! cela manquait et c'est précieux pour les collègues de collège souvent isolés.

Pour cette manipulation, il faut faire attention à certains problèmes théoriques :

La masse notée de 0,5g ne correspond pas à la masse de l'air présente dans le ballon (qui à vue de nez doit faire environ 2 L et donc contenir environ 2,5 g d'air et non 0,5.
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