Fiche de cours

L'air, un mélange gazeux

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Objectifs

Décrire les états de la matière à l’échelle macroscopique.
Comprendre que la matière qui nous entoure est le résultat d’un mélange de différents constituants.
Connaitre quelques propriétés de la matière gazeuse.
Comprendre que réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de matière.

Points clés

L’air qui nous entoure est un mélange de plusieurs gaz : beaucoup d’azote, de l’oxygène et un peu d’autres gaz.
Comme l’air est une matière, il possède différentes propriétés :
- La masse : l’air « pèse » quelque chose, même s’il est très léger.
- Le volume : l’air occupe une place, on peut remplir un récipient d’air ou transvaser de l’air d’un récipient à un autre.
- La compression et la dilatation : on peut comprimer l’air, c'est-à-dire faire entrer une même quantité d’air dans un espace plus petit. On peut aussi dilater l’air, sous l’effet de la chaleur, c'est-à-dire qu’une même quantité d’air occupe un espace plus grand.
- La résistance : l’air offre une résistance aux autres matières. C’est la raison pour laquelle un parachute ralentit la chute d’une personne, car il s’appuie sur l’air.

1. Qu'est-ce que l'air ?

L’air est une matière qui est invisible. L’air n’est pas une matière solide ni une matière liquide, c’est une matière gazeuse. On peut sentir l’air se déplacer quand il y a du vent. L’atmosphère qui entoure la Terre est constituée d’air.

En réalité, comme beaucoup de matières qui nous entourent, l’air est un mélange de différents constituants. Il est composé de plusieurs gaz : principalement de l’azote (78 %), de l’oxygène (21 %) et d’autres gaz en plus petite quantité (1 %) comme le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau.

Composition de l'air

2. Les propriétés de l'air

a. La masse

Puisque l’air est de la matière, on peut le peser, même s’il est très léger. On dit qu’il a une masse.

Exemple
Si on pèse un ballon de foot dégonflé puis qu’on le pèse une seconde fois après l’avoir gonflé, on remarque qu’il est plus lourd gonflé. C’est le poids ou la masse de l’air.

Expérience montrant que l'air a une masse

b. Le volume

En plus, l’air occupe un espace, c’est pourquoi on dit qu’il a un volume. En effet, on peut remplir un récipient d’air, une bouteille ou un ballon par exemple.

L’air peut changer de volume, c'est-à-dire qu’une même quantité d’air peut occuper plus ou moins de place.

On peut comprimer l’air. On dit que l’air est compressible.

Quand on comprime de l’air, sa masse (son poids) ne change pas, c’est simplement son volume qui change.

Exemples
Quand on gonfle un pneu de vélo, on ajoute de plus en plus d’air dans un espace qui ne varie pas donc on comprime l’air à l’intérieur.
C’est la même chose quand on gonfle un pneu de voiture.

L’air peut aussi se dilater, c'est-à-dire qu’une même quantité d’air peut occuper plus de place.

L’air se dilate sous l’effet de la chaleur, c'est-à-dire que plus on le chauffe, plus il occupe d’espace. Quand l’air se dilate, il devient alors plus léger.

Exemple
C’est comme cela qu’on fait voler une montgolfière : on chauffe l’air qui est à l’intérieur, il se dilate et devient plus léger que l’air situé à l’extérieur de la montgolfière. C’est ainsi que la montgolfière peut s’élever dans le ciel. Pour faire redescendre la montgolfière, il suffit de laisser l’air se refroidir dans le ballon.


On chauffe l'intérieur du ballon	Le ballon se soulève....	...et s'envole

c. La résistance

L’air est une matière donc il offre une résistance.

Exemples
C’est grâce à cela qu’on peut utiliser un parachute. Le parachute descend lentement car l’air qui est présent dans le ciel offre une résistance à la toile du parachute. Plus le parachute est grand, plus la résistance de l’air est grande et l’objet descend lentement.

De la même façon, un avion peut voler car il « s’appuie » sur l’air présent dans le ciel grâce à ses ailes.


Un parachute	Un avion

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