Cette expérience est conçue pour enseigner des méthodes de mesure du volume de différents états de la matière : liquide, solide et gazeux, en utilisant des techniques et des équipements spécifiques pour chaque cas. Elle permet de comprendre les principes de la mesure et les propriétés physiques de la matière par des méthodes pratiques.
Partie 1: Mesurer le volume d'un liquide. Cette partie montre comment mesurer précisément le volume d'un liquide à l'aide d'une éprouvette graduée. La technique du ménisque est essentielle pour obtenir une lecture précise car elle prend en compte la courbure que le liquide forme à la surface due à la tension superficielle.
Partie 2 : Mesurer le volume d'un solide par déplacement d'eau. Cette méthode repose sur le principe d'Archimède qui stipule que le volume de fluide déplacé est égal au volume de l'objet immergé. En mesurant l'eau débordante lorsqu'un solide est plongé dans un vase trop plein, vous pouvez déterminer le volume du solide. C'est une technique particulièrement utile pour les solides irréguliers qui ne peuvent pas être mesurés directement à l'aide d'une règle ou d'un pied à coulisse.
Partie 3 : Mesure du volume de gaz. La mesure du volume d'un gaz utilise une éprouvette à gaz immergée dans l'eau, permettant au gaz de remplacer l'eau dans l'éprouvette. Cette méthode illustre comment les gaz peuvent être contenus et leur volume mesuré en déplaçant un autre fluide. Cela dépend de la pression atmosphérique et de la capacité du gaz à occuper tout l'espace disponible, conformément aux lois des gaz.
Objectifs Éducatifs
Pratiquer des méthodes de mesure spécifiques : les étudiants apprennent à utiliser différents instruments de mesure et à interpréter correctement les lectures pour obtenir des résultats spécifiques.
Comprendre les propriétés de la matière : L'expérience illustre les propriétés physiques fondamentales des différents états de la matière, comme la capacité des liquides à former un ménisque, la solidité des solides qui leur permet de déplacer l'eau, et l'expansibilité du gaz.
Appliquer les principes physiques : les étapes impliquent l'application de principes physiques, tels que le principe d'Archimède pour les solides et les lois des gaz pour mesurer le volume des gaz.
En combinant théorie et pratique, cette expérience permet de s'initier aux techniques de mesure fondamentales en physique et chimie, tout en consolidant la compréhension des propriétés de la matière dans ses différents états.
Protocole
PARTIE 1 : Mesure du volume d'un liquide
- Dans l'éprouvette graduée appropriée, verser 70 mL d'eau du robinet.
- Vérifiez la base du ménisque du cylindre gradué pour confirmer le volume.
PARTIE 2 : Mesure du volume d'un solide à l'aide d'un vase d' débordement
Pour mesurer le volume d'un solide, on peut utiliser le déplacement d'eau.
- Avec de l'eau du robinet, remplir un vase jusqu'à débordement, à sa pleine capacité avant le déversement (500 mL). Laisser l'eau en excès s'écouler dans l'évier.
- Replacez le vase de trop-plein dans sa position initiale à gauche du comptoir, juste à côté de la éprouvette graduée de 25 mL (qui sera positionnée sous l'ouverture du vase de trop-plein).
- Placez cinq morceaux de plomb dans le récipient de trop-plein à l'aide d'une pince.
- En utilisant le trop-plein du récipient à trop-plein et le ménisque dans l'éprouvette graduée, déterminez le volume du solide.
PARTIE 3 : Mesure du volume d'un gaz
Pour mesurer le volume d'un gaz, on peut utiliser une burette à gaz.
- Remplir un bécher de 1 L avec au moins 800 mL d'eau du robinet.
- Placez le bécher de 1 L à droite du support
- Placez une pince universelle au-dessus du centre du bécher de 1 L, afin de supporter la burette à gaz.
- Remplir le bécher avec 250 mL d'eau du robinet.
- Remplissez la burette graduée à ras bord avec de l'eau du bécher de 250 mL, puis placez-y un bouchon en caoutchouc.
Mode une main : Fixez une pince universelle sur le statif, à droite de l'évier, et placez-y la burette à gaz pour la remplir à ras bord, puis insérez un bouchon en caoutchouc.
- Fixez la burette à gaz au support universel, la tête en bas, de sorte que l'ouverture munie du bouchon se trouve près du fond du bécher de 1 L.
- Retirer le bouchon en caoutchouc (la pointe de la burette doit être immergée dans le bécher).
- Si de l'eau s'écoule de la burette, cela signifie qu'il n'y a pas assez d'eau dans le bécher ou que la burette est trop haute. Répétez les étapes 4 à 7.
- Placez un connecteur en plastique de manière à ce que son ouverture en forme de J soit sous l'ouverture de la burette à gaz.
- Connectez le raccord du détendeur au connecteur en plastique bleu.
- Démarrez le chronomètre.
- Ouvrez le robinet du cylindre (touchez du bout du doigt).
- Laissez la burette à gaz se remplir de gaz à moitié.
- Fermez le robinet de gaz et lisez le volume sur la burette à gaz.
- Arrêtez le chronomètre.
- Les résultats sont également présentés sous forme graphique dans l'onglet Résultats. / Volume en fonction du temps,
Résultats attendus
Ceci est une séance pratique pour vous familiariser avec l'utilisation de la éprouvette graduée, du vase de décantation et de la burette à gaz.
- Un morceau de plomb pèse 34,04 g
- 5 pièces pèsent 170,2 g
- Le Pb a une densité de 11,35 g/mL
- 5 pièces ont un volume de 15 mL
- Le gaz est de l'air.
Résumé du devoir par tranche d'âge
Niveaux 3-5 (âges 8-10)
- Concentre-toi: Introduction de base aux techniques de mesure et à la compréhension des propriétés de la matière.
- Activités: Utiliser des éprouvettes graduées pour les liquides, simple déplacement d'eau pour les solides.
De la 6e à la 8e année (11-13 ans)
- Concentre-toiDévelopper des compétences en mesure et appliquer des principes physiques de base.
- Activités: Précision dans l'utilisation des éprouvettes graduées, application du principe d'Archimède, introduction à la mesure du volume des gaz.
Secondaire 3-5 (14-18 ans)
- Concentre-toiMaîtriser les techniques de mesure et comprendre les principes physiques avancés.
- ActivitésUtilisation avancée des éprouvettes graduées, application détaillée du principe d'Archimède, mesure précise du volume de gaz.
Essentiels de laboratoire
Instruments
- Bécher (1000 ml – 250 mL)
- Gaz buret
- Connecteur de gaz
- Réservoir de gaz
- Éprouvettes graduées (10 ml, 25 ml, 70 ml, 250 ml)
- Support de laboratoire et pinces
- Bassin de trop-plein
- Pince à épiler
- Minuteur
- Arrêter
Produits
- morceaux de plomb