L'air qui nous entoure. Feuille d'exercices. A. Forces et ... - S. Tatulli

L’air qui nous entoure. Feuille d’exercices.Classe de seconde31/05/2008A. Forces et pression.Exercice n°1.Un baromètre indique que la pression atmosphérique au niveau du sol est égale à P = 990 hPa.1) Convertir la valeur de la pression atmosphérique en Pa.2) Calculer la valeur de la force pressante exercée par l’air atmosphérique sur un champ rectangulaire qui mesure 50,0 m sur100,0m.Exercice n°2. Force pressante sur une vitre.Le toit d’une maison comporte un panneau vitré horizontal d’aire égale à 1,0 m². Il est en contact avec l’air atmosphérique à la pression deP = 1,0.10 5 Pa.1) Quelle est la valeur f de la force qui s’exerce sur une portion d’aire s = 1,0 cm² d’une des faces de la vitre ?2)a. Calculer la valeur F de la force pressante exercée par l’atmosphère sur l’une des faces de la vitre. Comparer f et F.b. Quelle est la masse du solide qui exercerait la même force F si on le posait sur la vitre ?Donnée : g=10N.kg -1 .c. Pourquoi la vitre ne se brise-t-elle pas ?B. Température et thermomètre.Exercice n°1. Température absolue.1) La température d’ébullition de l’eau sous une pression de 1,013.10 5 Pa est à égale à 100°C.Quelle est sa valeur en kelvins ?2) La température de fusion du plomb est égale à 600,55KDonner la valeur de cette température en degrés Celsius.3) La température d’une pièce augmente de 10°C.Qu’elle est son augmentation en kelvins ?4) Lu dans la presse : « record de froid, on a enregistré des températures de – 47°C sous abri… ». S’agit-il de kelvins ou de degréCelsius ? Justifier.Exercice n°2. Dilatation d’un solide.La longueur L0 d’un pont suspendu est égale à 1500m à 0°C. Sa structure est formée de poutrelle en acier, dont le coefficient de dilatationlinéaire est a = 1,27.10 -5 °C -1 . La longueur L du pont en fonction de la température θ est modélisée par la relation L = L0 .(1+a.θ)1) Calculer la longueur du lorsque la température est égale à θ1 = -15,0 °C et à θ2 = -35,0 °C.2) A la construction du pont, une précaution a dû être prise lors de l’assemblage des poutrelles. Laquelle ?C. Equation du gaz parfait et loi de Boyle Mariotte.Exercice n°1. Equation du gaz parfait.1) Un récipient de volume V=20L contient 1,7 mol de gaz supposé parfait. On désire que la pression du gaz soit égale à 150 kPa.Déterminer alors la température du gaz en K et en °C.2) On maintient 4,0 moles de gaz considéré supposé parfait à une température de 80°C et une pression de 2,0.10 3 hPa.Quel est le volume occupé par le gaz ?Exercice n°2. Bouteille de gaz.Une bouteille de gaz butane C4H10 contient m = 13 kg de gaz liquéfié. La pression dans la bouteille est grande afin de maintenir le butane àl’état liquide.1) Quelle est la quantité de matière de butane contenue dans la bouteille ?Donnée : M(C4H10) = 58 ;0 g.mol -12) Le détendeur permet d’abaisser la pression et le butane sort de la bouteille à l’état gazeux.Quel volume de gaz peut-on récupérer à la température de θ = 20°C et sous la pression atmosphérique normale P = 1013 hPa ?3) Peut-on espérer vider complètement la bouteille de son gaz ? Pourquoi ?Exercice n°3. Loi de Boyle Mariotte.Une certaine quantité de gaz parfait occupe un volume V1 égal à 5,0 cm 3 à la pression P1 = 0,75.10 5 Pa et à la température T. L’enceintecontenant le gaz est alors réduite à un volume V2 = 2,5 cm 3 , la température étant maintenue constante.Calculer la valeur P2 de la pression du gaz en hPa.Exercice n°4. Gonflage d’un ballon.Un élève gonfle un ballon avec de l’hélium gazeux considéré comme parfait. Après avoir fait entrer une quantité de matière n1 = 0,75 mold’hélium dans le ballon à une température T1 = 298K, la pression P1 dans le ballon est égale à 120 kPa. L’élève introduit 0,25 mol d’héliumsupplémentaire dans le ballon à la même température. On considère la variation de volume du ballon comme négligeable.1) Quelles sont les grandeurs macroscopiques d écrivant l’état du gaz contenu dans le ballon, qui restent constantes au cours del’expérience ?2) Montrer que le rapport P/n reste constant. En déduire la valeur de la nouvelle pression.Page 1 sur 2Lycée F. Mistral

L’air qui nous entoure. Feuille d’exercices.Classe de seconde31/05/2008A. Forces et pression.Exercice n°1.Un baromètre indique que la pression atmosphérique au niveau du sol est égale à P = 990 hPa.1) Convertir la valeur de la pression atmosphérique en Pa.2) Calculer la valeur de la force pressante exercée par l’air atmosphérique sur un champ rectangulaire qui mesure 50,0 m sur100,0m.Exercice n°2. Force pressante sur une vitre.Le toit d’une maison comporte un panneau vitré horizontal d’aire égale à 1,0 m². Il est en contact avec l’air atmosphérique à la pression deP = 1,0.10 5 Pa.1) Quelle est la valeur f de la force qui s’exerce sur une portion d’aire s = 1,0 cm² d’une des faces de la vitre ?2)a. Calculer la valeur F de la force pressante exercée par l’atmosphère sur l’une des faces de la vitre. Comparer f et F.b. Quelle est la masse du solide qui exercerait la même force F si on le posait sur la vitre ?Donnée : g=10N.kg -1 .c. Pourquoi la vitre ne se brise-t-elle pas ?B. Température et thermomètre.Exercice n°1. Température absolue.1) La température d’ébullition de l’eau sous une pression de 1,013.10 5 Pa est à égale à 100°C.Quelle est sa valeur en kelvins ?2) La température de fusion du plomb est égale à 600,55KDonner la valeur de cette température en degrés Celsius.3) La température d’une pièce augmente de 10°C.Qu’elle est son augmentation en kelvins ?4) Lu dans la presse : « record de froid, on a enregistré des températures de – 47°C sous abri… ». S’agit-il de kelvins ou de degréCelsius ? Justifier.Exercice n°2. Dilatation d’un solide.La longueur L0 d’un pont suspendu est égale à 1500m à 0°C. Sa structure est formée de poutrelle en acier, dont le coefficient de dilatationlinéaire est a = 1,27.10 -5 °C -1 . La longueur L du pont en fonction de la température θ est modélisée par la relation L = L0 .(1+a.θ)3) Calculer la longueur du lorsque la température est égale à θ1 = -15,0 °C et à θ2 = -35,0 °C.4) A la construction du pont, une précaution a dû être prise lors de l’assemblage des poutrelles. Laquelle ?C. Equation du gaz parfait et loi de Boyle-Mariotte.Exercice n°1. Equation du gaz parfait.1) Un récipient de volume V=20L contient 1,7 mol de gaz supposé parfait. On désire que la pression du gaz soit égale à 150 kPa.Déterminer alors la température du gaz en K et en °C.3) On maintient 4,0 moles de gaz considéré supposé parfait à une température de 80°C et une pression de 2,0.10 3 hPa.Quel est le volume occupé par le gaz ?Exercice n°2. Bouteille de gaz.Une bouteille de gaz butane C4H10 contient m = 13 kg de gaz liquéfié. La pression dans la bouteille est grande afin de maintenir le butane àl’état liquide.1) Quelle est la quantité de matière de butane contenue dans la bouteille ?Donnée : M(C4H10) = 58 ;0 g.mol -14) Le détendeur permet d’abaisser la pression et le butane sort de la bouteille à l’état gazeux.Quel volume de gaz peut-on récupérer à la température de θ = 20°C et sous la pression atmosphérique normale P = 1013 hPa ?5) Peut-on espérer vider complètement la bouteille de son gaz ? Pourquoi ?Exercice n°3. Loi de Boyle Mariotte.Une certaine quantité de gaz parfait occupe un volume V1 égal à 5,0 cm 3 à la pression P1 = 0,75.10 5 Pa et à la température T. L’enceintecontenant le gaz est alors réduite à un volume V2 = 2,5 cm 3 , la température étant maintenue constante.Calculer la valeur P2 de la pression du gaz en hPa.Exercice n°4. Gonflage d’un ballon.Un élève gonfle un ballon avec de l’hélium gazeux considéré comme parfait. Après avoir fait entrer une quantité de matière n1 = 0,75 mold’hélium dans le ballon à une température T1 = 298K, la pression P1 dans le ballon est égale à 120 kPa. L’élève introduit 0,25 mol d’héliumsupplémentaire dans le ballon à la même température. On considère la variation de volume du ballon comme négligeable.1) Quelles sont les grandeurs macroscopiques d écrivant l’état du gaz contenu dans le ballon, qui restent constantes au cours del’expérience ?3) Montrer que le rapport P/n reste constant. En déduire la valeur de la nouvelle pression.Page 2 sur 2Lycée F. Mistral