✔ Mesurer un volume de gaz par déplacement de liquide.
✔ Effectuer des conversions d'unités de masse et de volume.
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Introduction
Respirer est une action innée et automatique : nous n'avons pas besoin d'y réfléchir pour le faire. Ce phénomène biologique est indispensable au bon fonctionnement de notre corps.
Problématique
Quelle quantité d'air expirons-nous en une journée ?
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Doc. 1
Respiration des êtres humains au cours d'une journée
Sportive évaluant ses capacités respiratoires à l'aide d'un appareil mesurant le volume d'air expiré
Grâce à la respiration, les êtres humains renouvellent l'air dans leurs poumons environ 23 000 fois par jour. Ce processus comporte deux phases importantes : l'inspiration et l'expiration.
Chaque expiration d'air possède un volume : cela signifie que ce gaz occupe une certaine partie de l'espace.
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Doc. 2
Éprouvette graduée et mesure de volume d'eau
Une éprouvette graduée est un instrument permettant de mesurer des volumes. Celles que l'on utilise en chimie permettent de mesurer des volumes en millilitre (mL).
Plus l'écart entre deux graduations est petit, plus l'éprouvette graduée est précise.
Pour mesurer un volume de liquide, on repère la graduation atteinte par le bas du ménisque. Ici, le volume mesuré est de 350 mL.
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Doc. 3
Mesure d'un volume de gaz par la méthode du déplacement d'eau
Pour mesurer le volume d'un gaz, on peut avoir recours à un usage détourné de l'éprouvette graduée. Il faut pour cela la remplir à ras bord, la renverser et la mettre dans l'eau.
Lorsque l'on introduit du gaz dans l'éprouvette graduée par l'intermédiaire d'un tube, on peut alors constater que le gaz remplace progressivement l'eau dans l'éprouvette. La graduation atteinte par le ménisque correspond alors au volume du gaz introduit dans l'éprouvette.
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Protocole
Mesure du volume d'air expiré
Matériel
Paille ou tube en caoutchouc
Éprouvette graduée de 1 L
Cristallisoir
Potence et pince
1. Remplir complètement une éprouvette graduée d'eau et la boucher avec la main. 2. Retourner l'éprouvette graduée et la placer à l'envers dans un cristallisoir rempli d'eau. 3. Fixer l'éprouvette graduée à l'aide d'une pince accrochée à une potence. 4. Introduire l'une des extrémités d'un tube dans l'éprouvette graduée. 5. Effectuer une seule expiration en soufflant normalement dans le tube. 6. Relever le volume de gaz.
Retrouve la vidéo de l'expérience
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Je réponds pas à pas...
1. Rappeler l'état physique de l'air.
2.
Manipulation
Doc. 2 et Doc. 3 Mettre en œuvre le protocole « Mesure du volume d'air expiré ». Dans quelle unité ce volume d'air est-il exprimé ?
3. Convertir le volume mesuré en litre (L) sachant que 1 L = 1 000 mL.
4.Doc. 1 Calculer le volume d'air expiré en une journée.
5. Un litre d'air possède une masse de 1,3 g à température ambiante. Déterminer la masse d'air expiré par jour et l'exprimer en kilogramme (kg) sachant que 1 kg = 1 000 g.
Afficher la correction
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Vocabulaire
Expiration : phase durant laquelle l'air sort des poumons.
Inspiration : phase durant laquelle l'air entre dans les poumons.
Ménisque : séparation entre un liquide et l'air.
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