Mobiliser des connaissances sur « la matière »

EXERCICE 3 : Une histoire de pression !

Au cours d’une plongée sportive, un plongeur se déplace à une profondeur où la pression varie entre 1 et 7 bars (surface – 60 mètres). Les bouteilles de plongée contiennent de l’air (ou un mélange de gaz : nitrox) comprimé à 200 bars (soit 200 fois la pression atmosphérique). Les accidents de plongée sont en augmentation et il s’agit d’accident le plus souvent barotraumatique c’est-à-dire due à la pression. Un détendeur a pour objet de ramener l’air comprimé à la pression ambiante pour pouvoir le respirer. Un des accidents les plus graves arrive quand un plongeur remonte trop vite à la surface. L’air, présent dans les poumons et dans le sang se dilate, lors de la remontée, provoquant ainsi une embolie gazeuse dans les poumons. Comme les poumons ne peuvent pas se dilater exagérément, il peut aussi se produire une rupture de tissu pulmonaire.
Lexique : dilater : augmenter le volume embolie gazeuse : boucher un vaisseau sanguin par des bulles de gaz.
1- Relève dans le texte les mots illustrant les propriétés de l’air. Quelles sont-elles ? Un gaz est compressible et expansible.
2- Quelle est la pression de l’air à l’intérieur des bouteilles de plongée ? Quelle est la pression de l’air que nous respirons ? Quel est le rôle d’un détendeur ? 200 bars/ 1 bar / rôle : diminuer la pression du gaz ou partie soulignée du texte
3- Les bouteilles de plongée sont fabriquées avec un acier très épais ce qui les rend très lourdes. Pour quelle raison les parois de ces bouteilles sont-elles si épaisses ? comme la pression à l’intérieur des bouteilles est très élevée, celles-ci doivent résister à la pression et aux chocs.

EXERCICE 4 : Comment stocker le gaz naturel ?

Le gaz naturel est actuellement une des sources d’énergie les plus utilisées. Il peut être stocké à l’état gazeux dans divers réservoirs naturels : gisement de gaz ou de pétrole épuisés, nappes aquifères, cavités salines, mines abandonnées. La pression du gaz stocké est comprise entre 40000 hPa et 270000 hPa. Quel est l’intérêt de stocker le gaz sous pression élevée ? Sous très haute pression, le gaz se trouve à l’état liquide, ce qui permet d’en stocker une plus grande quantité qu’à l’état gazeux.

EXERCICE 5 : Volume, masse et pression

On a gonflé 3 ballons avec de l’hélium, l’un des autres gaz de l’air. Ce sont souvent les ballons que l’on trouve dans les fêtes foraines, avec les personnages de dessins animés et en papier métallisé. On a modélisé l’hélium par des carrés dans les 3 ballons :
a) Quel est le ballon dans lequel la pression est la plus forte ? Justifier
Le ballon 2 car il y a plus de molécules pour le même volume.
b) Quel est le ballon dont la masse est la plus faible ? Justifier.
Le ballon 1 car c’est le ballon qui a le moins de molécules.
c) Quelle est la pression à l’extérieur des ballons ? Que peut-il se produire si la pression diminue, c’est à dire si le ballon s’élève dans l’atmosphère ? La pression extérieure est 1 bar. Comme la pression diminue à l’extérieur du ballon mais pas à l’intérieur, le ballon va gonfler (jusqu’à exploser)