Article suba

Activité de sciences-physiques à " Suba Forest"
Dans un but pédagogique, encadré par M.Simon et M.Valy, la classe de 2e3 a été emmenée pour trois
jours, deux nuits au parc de « Suba » qui se trouve au pied de la montagne de « Wechecha », le parc le
plus vieux d’Afrique. Lors de cette sortie, les 32 élèves ont été divisés en 6 groupes puis munis de
thermomètres, de bruleurs, de béchers et aussi de manomètres (instrument qui mesure la pression
atmosphérique), pour répondre à la double problématique :
L'altitude a-t-elle une influence sur la pression atmosphérique et sur la
température d'ébullition de l'eau?
Expériences et mesures
Pour y répondre les élèves ont fait une excursion à pied vers 4 camps situés à différentes altitudes dans
la forêt. A chaque camp, les élèves prennent des mesures de pression, de température d'ébullition de
l'eau.)
Pour répondre à la question, on a
bouillie de l’eau dans un bécher grâce
a un bruleur à gaz. Et on a mesuré la
température grâce a un thermomètre
numérique aux différentes altitudes.
Pour la seconde problématique des
mesures de pression ont été prises à
l’aide d’un pression-mètre aux
différentes altitudes.
Définition :Température d’ébullition :
La température la plus élevée que peut atteindre un corps avant de se vaporiser, sous forme gazeuse, librement,
se nomme le point d'ébullition.
Définition : Pression atmosphérique :
La pression atmosphérique est la pression qu'exerce le mélange gazeux constituant l'atmosphère considérée, sur
Terre : l'air, sur une surface quelconque au contact avec cette atmosphère.
Présentation des résultats
88
87
86
85
84
83
82
81
80
79
2400
Relation pression atmosphérique/altitude
P r e s s io n (e n h P a )
Température d'ébulition(°C)
évolution de la température en
fonction de l'altitude
2600
2800
3000
780
775
770
765
760
755
750
745
740
735
730
725
2400
2500
2600
2700
2800
2900
Altitude(en m)
Altitude(m)
Equations mathématiques :
Teb = -0,0142 x h + 102
Patm =-0,0819x h + 972
On retrouve bien Teb(mer) ≈ 100°C
Patm(mer) ≈ 1,0 bar
Analyse des résultats
D’après ces deux graphiques on peut observer :
-
que la température d’ébullition de l’eau diminue lorsque l’altitude augmente
-
que la pression atmosphérique diminue lorsque l’altitude augmente
Interprétations et Justifications
Pourquoi l’altitude a-t-elle une influence sur la pression atmosphérique ?
« Plus on monte en altitude, plus la pression atmosphérique diminue ; parce que le poids de la colonne
d'air comprise au dessus d'un point donné diminue quand on monte en altitude. Les gaz constituants
cette colonne d'air sont attirés par la gravité et donc plus on s'éloigne de la surface de la terre moins ces
gaz sont attirés. Aussi, avec l'altitude, le nombre de molécules diminue, ainsi leur poids diminue donc les
forces pressantes exercées sur ce point diminuent ainsi la pression diminue à son tour. »
On rappelle :
P=F/S..
Pression(Pa) = force pressante(N) diviser par la surface (m²).
3000
Cela a été vérifié par Blaise Pascal grâce a une expérience qu'il a réalisé le 19 septembre 1648.
L'expérience consiste a comparer la mesure de deux baromètres à colonne de mercure au même
moment, l'un a Clermont-Ferrand et l'autre en haut de la montagne la plus proche, le Puy de Dôme.
Plusieurs savants contrôlent l'opération et en effet, le niveau du baromètre est moins élevée en haut de
la montagne qu'a Clermont-Ferrand.
Expérience du Puy de Dôme
Baromètres à colonne de mercure
Pourquoi l’altitude a-t-elle une influence sur la température d’ébullition de l’eau?
L’ébullition correspond au passage de l’état liquide à l’état gazeux. Pour l’eau, la « chaleur » qu’on
fournit par le chauffage, donne aux molécules assez d’énergie pour échapper aux interactions qui les
retiennent entre elles et aux forces pressantes qu’elle subissent au niveau de la surface libre du liquide.
Lorsque l’altitude augmente, la pression diminue, donc les forces pressantes aussi. Ceci permet aux
molécules d’eau de quitter le liquide plus facilement, ainsi la chaleur nécessaire pour leur procurer de
l’énergie sera plus petite. C’est pour cela que la température d’ébullition de l’eau diminue en altitude.
Ainsi la température d’ébullition de l’eau ne sera pas toujours à 100°C, elle peut même commencer à
bouillir à 20°C sous très faible pression
On peut donc conclure d’après nos expérimentations, que l’altitude a une influence sur la
température d’ébullition de l’eau et sur la pression atmosphérique.
Les élèves de 2°3 (2011-2012)