Physique. Propulsion et moyens de transport.

2. Pression et flottaison

2.2. Mesure de la pression d'un gaz à l'équilibre

On attend que l'élève sache:

- que pour une masse fixée de gaz, les grandeurs pression, volume,

température ont des variations liées.

Etude d'une masse gazeuse. Modèle du gaz parfait. R. Tournier.

Bulletin de l'Union des Physiciens n°765 juin 1994.

Mesurer la pression d'une masse gazeuse contenue dans le cylindre d'une seringue, en faisant varier son volume.

La pression est mesurée par un capteur différentiel de pression et un système d'acquisition de données par ordinateur (SYSAM d'EUROSMART), le volume est acquis par clavier.

seringue plastique 100mL (usage vétérinaire)

robinet 3 voies

capteur de pression STTL/01/D1

micro-ordinateur et SYSAM d'EUROSMART

Cette manipulation exige une très bonne étanchéité au niveau du robinet et du piston de la seringue ; utiliser de la graisse à vide.

La pression atmosphérique au moment de l'expérience est mesurée avec un baromètre à colonne de mercure, on lit : H en mm de Hg.

La température au moment de l'expérience est :"C" en °C (T est une variable réservée du logiciel)

Conversion : Patm en mm Hg => Patm en Pa

Patm = ((H/(1+1.8E-4*C))/750)*1E5

Capteur différentiel de pression. mesure de pression :

sortie 5V + / - 5V pour 0 + / - 500mbar

1 embout du capteur est à l'air libre => Patm

l'autre embout est en communication avec l'air du cylindre par l'intermédiaire du robinet 3 voies.

dP = 0 mbar U = 5V U - 5 = 0V

=> dP = (U-5)*104 en pascal, si la réponse du capteur est linéaire.

Pour la détermination du volume d'air mis en jeu lors de cette expérience, on peut :

mesurer le diamètre du piston : d

déterminer le pas de la vis : p

compter le nombre de tours de la vis : n

A un moment donné, le volume de l'air dans la seringue est :

Si on se contente d'une moins grande précision, on peut lire les valeurs de V grâce aux graduations de la seringue et acquérir directement ces valeurs par le clavier.

avec affichage des points U = f (V) ou U = f (n)

puis, avec la feuille de calcul, montrer P = f (1/V).

Remarque : On peut également observer P = f (V) ou P*V = f (P).

Voie 0 / nom : U / unité : volt / couleur : jaune / style : discret croix / fenêtre 1 / ampli : 1 / décal : 0 / mode : PAS A PAS / calibre : 0 à + 10.24V.

Voie 1 / V / mL / ....... / mode : CLAVIER / .......

Réglages acquis. / points : 128 / ....... / moyenne : 64 / .......

Fenêtre 1 / Abscisse : V (en mL) / Echelle X : manuelle / mini. : 40 / maxi. : 110 (en fonction du matériel)

Echelle Y : manuelle : mini : 4.8 / maxi : 11 (après essais)

Le piston est au delà de la division 100mL

Le robinet 3 voies met en communication le cylindre, le capteur et l'extérieur

Tourner la vis pour amener le piston au repère 100mL, en annulant les jeux

Tourner le robinet 3 voies pour isoler l'ensemble cylindre - capteur de l'extérieur.

Tourner lentement la vis pour provoquer la compression de l'air.

(F9 pour l'acquisition de chaque valeur de U puis V au clavier suivi de ENTREE).

A la fin des mesures : ESC.

Notes Titre / Commentaires.

Traitement Feuille de calcul : {***ETUDE DE LA COMPRESSIBILITE DE L'AIR A T° Cte***}

dP=(U-5)*1E4

Patm=(755/750)*1E5

P=Patm+dP

InversV=1/V

(La pression atmosphérique avait la valeur 755mm Hg au moment de l'expérience ; dans ce calcul on ne tient pas compte de l'influence du facteur température)

F 2 puis Quitter

Ouvrir la fenêtre 2

Courbes Fenêtre 2

P / unité : Pa / cyan clair / discret croix /.......

Echelles / Abscisse Fenêtre 2

Abscisse : InversV / Echelle X : manuelle / mini. : 0.0095 / maxi. : 0.023

Echelle Y : manuelle / mini. : 95000 / maxi. : 155000

Traitement Modélisation.

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