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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 14
Activité 4 - Activité expérimentale
60 min
Effet Venturi
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Objectifs : Exploiter la relation de Bernoulli pour étudier l'écoulement d'un fluide permanent.
Tester expérimentalement la relation de Bernoulli.
Tester expérimentalement la relation de Bernoulli.
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Problématique de l'activité
La trompe à eau est utilisée en chimie comme pompe à vide pour faciliter la
séparation d'un mélange solide-liquide lors d'une filtration sur Büchner.
Comment fonctionne la trompe à eau ?
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Doc. 1Relation de Bernoulli
La trompe à eau fonctionne grâce à l'effet Venturi.
Lorsque l'eau rencontre un rétrécissement, la vitesse v
du liquide augmente et la pression p du liquide diminue.
D'après la relation de Bernoulli, pour deux points de
mesure d'une même ligne de courant :
\rho \cdot \dfrac{{v_{0}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{0}+p_{0}=\rho \cdot \dfrac{{v_{1}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{1}+p_{1}
\rho : masse volumique du fluide (kg·m-3)
v_{0} et v_{1} : vitesses d'écoulement (m·s-1)
g : intensité de pesanteur (N·kg-1)
h_{0} et h_{1} : hauteurs des points de mesure (m)
p_{0} et p_{1} : pressions aux points de mesure (Pa)
\rho \cdot \dfrac{{v_{0}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{0}+p_{0}=\rho \cdot \dfrac{{v_{1}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{1}+p_{1}
\rho : masse volumique du fluide (kg·m-3)
v_{0} et v_{1} : vitesses d'écoulement (m·s-1)
g : intensité de pesanteur (N·kg-1)
h_{0} et h_{1} : hauteurs des points de mesure (m)
p_{0} et p_{1} : pressions aux points de mesure (Pa)
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Doc. 2Schéma de la trompe
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Vue d'une trompe à eau en coupe partielle.
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Doc. 3Conservation du débit
Le débit volumique D_{\mathrm{v}} s'écrit :
Le débit volumique se conserve dans un écoulement de fluide incompressible. Dès lors, on peut écrire :
D_{\mathrm{v}}=\dfrac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} t}=v \cdot S
D_{\mathrm{v}} : débit volumique (m3·s-1)
V : volume d'eau écoulé (m3)
t : temps (s)
v : vitesse d'écoulement du fluide (m·s-1)
S : surface traversée par le fluide (m2)
V : volume d'eau écoulé (m3)
t : temps (s)
v : vitesse d'écoulement du fluide (m·s-1)
S : surface traversée par le fluide (m2)
Le débit volumique se conserve dans un écoulement de fluide incompressible. Dès lors, on peut écrire :
v_{1} \cdot S_{1}=v_{2} \cdot S_{2}
v_{1} et v_{2} : vitesses d'écoulement (m·s-1)
S_{1} et S_{2} : surfaces traversées (m2)
S_{1} et S_{2} : surfaces traversées (m2)
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Doc. 4Matériel nécessaire
- Trompe à eau
- Chronomètre
- Balance
- Bouteille ou cristallisoir
- Éponge
- Manomètre
- Pied à coulisse
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- Diamètre interne standard d'une trompe à eau : d = 4 mm
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Découvrez l'effet Venturi en animation en .
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Questions
Compétence(s)
REA : Mettre en œuvre un protocole
VAL : Analyser des résultats
VAL : Évaluer les incertitudes
VAL : Analyser des résultats
VAL : Évaluer les incertitudes
p=p_{0}+\dfrac{\rho}{2} \cdot {v_{\text {sortie }}}^{2} \cdot \left(1-\frac{{S_{\text {sortie }}}^{2}}{{S_{\text {interne }}}^{2}}\right)
2. Proposer un protocole expérimental pour mesurer la vitesse de sortie de l'eau à partir de la mesure de la masse sortant de la trompe à eau à un instant donné.
3. Mesurer la pression p à l'intérieur de la trompe à eau pour plusieurs valeurs de V_{\text {sortie }} et la représenter en fonction de {{V_{\text {sortie }}}^{2}}.
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Synthèse de l'activité
Comment le débit du robinet doit‑il être choisi pour filtrer au mieux ?
Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?
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Oups, une coquille
j'ai une idée !
Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais
YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah