Correction joker — Défi (niveau supérieur)

Corrigé

a) Masse totale = masse de l’enveloppe + masse du gaz = 1,2 + 0,4 = 1,6 kg.

b) Oui : le gaz ajouté (0,4 kg) fait bien augmenter la masse totale du ballon. Un gaz, comme l’air, possède donc une masse, même s’il est invisible.

c) En altitude, la pression de l’air extérieur diminue. Le gaz enfermé dans le ballon n’est plus autant comprimé par l’extérieur : il se dilate (il occupe alors un volume plus grand) sans qu’on lui ajoute de matière. C’est la même propriété que dans l’expérience de la seringue : quand la pression qui s’exerce sur un gaz diminue, son volume augmente.

d) Le gaz continuerait à se dilater en montant, mais l’enveloppe ne pourrait plus s’étirer davantage : elle éclaterait plus tôt, avant même d’atteindre l’altitude prévue pour la mission.

e) C’est un exemple de gaz expansible : son volume augmente quand la pression extérieure diminue (l’inverse — la compression — se produirait si la pression extérieure augmentait, par exemple en redescendant vers le sol).

f) Non, le gaz ne disparaît pas : il se disperse dans l’atmosphère et se mélange à l’air ambiant, mais il continue d’exister et d’occuper de l’espace, comme le montre l’expérience du verre retourné dans l’eau — un gaz reste toujours de la matière, même quand on ne le voit plus.

g) Au niveau du sol, la pression atmosphérique est plus élevée qu’en altitude : elle exerce une force plus grande sur l’enveloppe et comprime davantage le gaz qu’elle contient, ce qui réduit son volume. C’est exactement le principe observé avec la seringue bouchée : plus la pression extérieure  augmente, plus un gaz se comprime.

Mati Pro — Mathématiques & Physique · Chapitre 01 ·