I I ● Thème: Constitution et transformation de la matière Corps purs et mélanges Activité 5: Composition massique et masse volumique de l'air ● • L'air est un mélange dont Antoine de Lavoisier (1742-1794) a été le premier à établir la composition. La masse volumique connue a pour valeur p = 1,29 g.dm³. Nous allons préciser avec cette activité les conditions dans lesquelles les valeurs de la masse volumique et de la composition de l'air ont été établies. Document 1: Traité élémentaire de chimie - 1789 Document 2: La composition de l'air sec La composition de l'air sec a été, pour les besoins de la météorologie, arrêtée i internationalement aux valeurs dans le tableau suivant : Une cornue à col long contenant du mercure est reliée à une cloche en verre contenant de l'air. Le mercure, porté à ébullition, se couche rougeâtre. Quand il ne constate plus de recouvre d'une changement, Lavoisier arrête l'expérience. << L'air qui restait après cette opération et qui avait été réduit aux cinq sixièmes de son volume n'était plus propre à la respiration ni à la combustion car les animaux qu'on y introduisait y périssaient en peu d'instants et les lumières s'y éteignaient sur le champ comme si on les eût plongées dans l'eau. >> Gaz majoritaire Azote (N₂) Dioxygène (O2) Argon (Ar) Document 3 : La masse volumique de l'air Volume (en %) 78,09 20,95 0,93 2nd On mesure la masse m₁ d'un ballon gonflé (m1 = 445 g) On vide le ballon d'un volume V = 5,0 L d'air. Le volume V est mesuré par déplacement d'eau. On mesure la masse m2 du ballon (m2 = 438 g) B 1 1 Document 4: Valeurs pair de la masse volumique de l'air A la pression atmosphérique au niveau de la mer, pair vaut : >1,292 g.L-¹ à 0°C > 1,225 g.L-¹ à 15°C > 1,204 g.L-¹ à 20°C > 1,184 g.L-¹ à 25°C TRAVAIL : 1) Quel est le gaz propre à la respiration et à la combustion ? Quel gaz n'a pas réagi? 2) Donner en fraction, puis en pourcentage, la composition volumique de l'air trouvée par Lavoisier. 3) Justifier les valeurs différentes pour la composition de l'air dans les documents 1 et 2. 4) Calculer la masse volumique de l'air déterminée dans le document 3. 5) Cette valeur est-elle précise ? Si oui, donnez des sources d'erreurs. 6) De quelles grandeurs macroscopiques la masse volumique dépend-elle ? 7) Expliquer pourquoi la valeur de 1,3 g.L-1 pour la masse volumique de l'air est seulement un ordre de grandeur. Exercice: exercice de confinement → Mobiliser les connaissances, extraire et exploiter des informations; formuler une conclusion. Dans le cadre de l'élaboration du plan de mise en sécurité face aux risques majeurs, un lycée doit organiser un exercice de confinement. L'objectif de l'exercice est de connaître la durée pendant laquelle une classe de 34 élèves avec leur professeur peuvent rester en confinement. DOC 1 éch respiratoires En moyenne un être humain inspire 14 m³ d'air par jour. Les échanges d'air réalisés entre l'organisme et son milieu de vie, assurent en permanence l'approvisionnement du sang en dioxygène et l'élimination du dioxyde de carbone. Diazote N2 Dioxygène O2 Dioxyde de carbone CO2 Composition de l'air inspiré 79 % 20,9 % 0,03 % Composition de l'air expiré 79% 16% 4,5% 1) Donner en pourcentage le dioxygène utilisé par une personne à chaque échange avec - l'extérieur. 20,9% 2) a) Calculer le volume V de dioxygène nécessaire à une personne en une journée, puis en une heure. b) En déduire le volume V nécessaire à la classe et leur professeur en une heure. 3) Calculer le volume Vdioxygène de dioxygène contenu dans la salle. 4) Déterminer le nombre d'heures maximal de confinement dans la salle. Données : Dimensions de la salle Longueur L = 10 m, largeur 1 = 7,0 m et hauteur 3,0 m​