Poussée d'Archimède et pesée de l'air
- il y a 7 ans
Poussée d’Archimède et pesée de l’air.
I. Matériels.
1) 1 balance précise au centigramme près.
2) 1 pompe à vide avec sa cloche en verre.
3) 1 baroscope : petite balance avec une sphère en polystyrène de grand volume et un petit cylindre métallique.
4) 1 bouteille plastique avec son bouchon.
5) 1 ampoule en verre avec 2 robinets.
II. Action.
1) On place le baroscope dans la cloche pleine d’air : il y a équilibre.
2) On aspire l’air de la cloche : l’équilibre est rompu.
3) On mesure la masse de la bouteille plastique pleine d’air, puis écrasée et fermée. L’affichage de la balance n’a pas changé !
4) On mesure la masse de l’ampoule indéformable où on a fait le vide, puis on laisse rentrer l’air. On mesure la masse totale. L’affichage de la balance a changé !
III. Que s’est–il passé ?
1) Le baroscope est à l’équilibre dans l’air sous l’action du poids de la sphère et du cylindre, mais aussi des poussées d’Archimède sur chacun. Cette poussée est plus grande sur la sphère qui a un grand volume.
2) Le baroscope est déséquilibré dans le vide. Il y a toujours l’action du poids de la sphère et du cylindre, mais les poussées d’Archimède dues à l’air ont disparu.
3) Pour la bouteille plastique, le volume change. On a enlevé l’air et on a modifié la poussée d’Archimède.
4) Pour l’ampoule en verre, le volume ne change pas. On a enlevé l’air, puis on l’a remis mais on n’a pas modifié la poussée d’Archimède.
5) On constate que la masse avant est plus petite qu’après d’environ 1,0g.
6) Le volume de l’ampoule a été mesuré par remplissage et vidage d’eau : 0,989 L.
IV. Conclusions.
1) A 20°C et à la pression atmosphérique, la masse volumique de l’air est
1,1g/L . (1,3g/L =29g/22,4L ou 29g/mol à 0°C et pression normale).
V. Précautions.
1) Danger d’implosion des récipients sous vide.
2) Mettre des lunettes de protection.
Archimedes ’principle
Volumetric mass density of air .
1. Equipment.
1) 1 balance accurate to 1 centigramme close .
2) 1 vacuum pump with accessories and a vacuum bell jar.
3) 1 baroscope: small balance with a polystyrene sphere of big volume and a small metal cylinder.
4) 1 plastic bottle with cap .
5) 1 glass bulb with 2 taps.
2. Actions.
1) Place the baroscope in vacuum bell jar full with air: there is equilibrium.
2) Air is sucked from the bell jar : equilibrium is broken.
3) The mass of the bottle full of air is measured, then the mass of the crushed bottle is measured. The display of the balance has not changed!
4) The mass of the empty bulb is measured , and then air goes into bulb. The total mass is measured. The display of the balance has changed!
3. What happened ?
1) The baroscope is at equilibrium in the air under action of the weights of the sphere and cylinder, but also Archimedes' upthrust. Upthrust is greater on the sphere which has a large volume.
2) Baroscope is unbalanced in vacuum. There is always action of the weights of the sphere and cylinder, but there is no more upthrust .
3) For the plastic bottle, the volume has changed. Air was removed and this has changed the Archimedes' upthrust.
4) In the glass bulb, the volume does not change. Air was removed and replaced. It did not affect the buoyant force.
4. Conclusions .
1) At 20 ° C and at atmospheric pressure, the density of the air is 1.1 g / l.
(1.3 g / L = 29g / or 22,4L 29g / mol at 0 ° C and normal pressure).
5. Precautions.
1. Danger of implosion of vacuum containers.
2. Wear eye protection.
I. Matériels.
1) 1 balance précise au centigramme près.
2) 1 pompe à vide avec sa cloche en verre.
3) 1 baroscope : petite balance avec une sphère en polystyrène de grand volume et un petit cylindre métallique.
4) 1 bouteille plastique avec son bouchon.
5) 1 ampoule en verre avec 2 robinets.
II. Action.
1) On place le baroscope dans la cloche pleine d’air : il y a équilibre.
2) On aspire l’air de la cloche : l’équilibre est rompu.
3) On mesure la masse de la bouteille plastique pleine d’air, puis écrasée et fermée. L’affichage de la balance n’a pas changé !
4) On mesure la masse de l’ampoule indéformable où on a fait le vide, puis on laisse rentrer l’air. On mesure la masse totale. L’affichage de la balance a changé !
III. Que s’est–il passé ?
1) Le baroscope est à l’équilibre dans l’air sous l’action du poids de la sphère et du cylindre, mais aussi des poussées d’Archimède sur chacun. Cette poussée est plus grande sur la sphère qui a un grand volume.
2) Le baroscope est déséquilibré dans le vide. Il y a toujours l’action du poids de la sphère et du cylindre, mais les poussées d’Archimède dues à l’air ont disparu.
3) Pour la bouteille plastique, le volume change. On a enlevé l’air et on a modifié la poussée d’Archimède.
4) Pour l’ampoule en verre, le volume ne change pas. On a enlevé l’air, puis on l’a remis mais on n’a pas modifié la poussée d’Archimède.
5) On constate que la masse avant est plus petite qu’après d’environ 1,0g.
6) Le volume de l’ampoule a été mesuré par remplissage et vidage d’eau : 0,989 L.
IV. Conclusions.
1) A 20°C et à la pression atmosphérique, la masse volumique de l’air est
1,1g/L . (1,3g/L =29g/22,4L ou 29g/mol à 0°C et pression normale).
V. Précautions.
1) Danger d’implosion des récipients sous vide.
2) Mettre des lunettes de protection.
Archimedes ’principle
Volumetric mass density of air .
1. Equipment.
1) 1 balance accurate to 1 centigramme close .
2) 1 vacuum pump with accessories and a vacuum bell jar.
3) 1 baroscope: small balance with a polystyrene sphere of big volume and a small metal cylinder.
4) 1 plastic bottle with cap .
5) 1 glass bulb with 2 taps.
2. Actions.
1) Place the baroscope in vacuum bell jar full with air: there is equilibrium.
2) Air is sucked from the bell jar : equilibrium is broken.
3) The mass of the bottle full of air is measured, then the mass of the crushed bottle is measured. The display of the balance has not changed!
4) The mass of the empty bulb is measured , and then air goes into bulb. The total mass is measured. The display of the balance has changed!
3. What happened ?
1) The baroscope is at equilibrium in the air under action of the weights of the sphere and cylinder, but also Archimedes' upthrust. Upthrust is greater on the sphere which has a large volume.
2) Baroscope is unbalanced in vacuum. There is always action of the weights of the sphere and cylinder, but there is no more upthrust .
3) For the plastic bottle, the volume has changed. Air was removed and this has changed the Archimedes' upthrust.
4) In the glass bulb, the volume does not change. Air was removed and replaced. It did not affect the buoyant force.
4. Conclusions .
1) At 20 ° C and at atmospheric pressure, the density of the air is 1.1 g / l.
(1.3 g / L = 29g / or 22,4L 29g / mol at 0 ° C and normal pressure).
5. Precautions.
1. Danger of implosion of vacuum containers.
2. Wear eye protection.