L’air : composition, molécules et dissolution des gaz

Complète avec le mot ou le nombre qui convient.

1. Le dioxygène de l’air est fait de molécules de formule .
   Deux atomes d’oxygène liés : O₂.
2. Il n’existe pas de « molécule d’air » : l’air est un de plusieurs sortes de particules.
   Molécules N₂, O₂, CO₂, H₂O et atomes Ar : l’air est un mélange.
3. Sur 100 particules d’air sec, environ sont des molécules de dioxygène.
   Environ 21 molécules O₂ sur 100 particules, comme 21 % du volume.
4. Dans l’air sec, il y a environ 4 molécules de dioxyde de carbone sur particules.
   0,04 %, c’est 4 sur 10 000.
5. L’argon de l’air est fait d’atomes , qui ne sont pas liés en molécules.
   L’argon Ar : des atomes isolés.

Voici le dessin d’un mélange de gaz préparé au laboratoire. Compte, puis complète.

1. Nombre de molécules de diazote :
   Les molécules à deux boules bleues : 6.
2. Nombre d’atomes d’azote :
   6 molécules N₂ × 2 atomes = 12 atomes d’azote.
3. Nombre total d’atomes du dessin :
   6 N₂ (12 atomes) + 3 O₂ (6 atomes) + 1 atome Ar : $12+6+1=19$, soit 19 atomes.
4. Pour une molécule de dioxygène, ce mélange a molécules de diazote, alors que l’air en a environ 4.
   $6÷3=2$ : 2 molécules N₂ pour une molécule O₂. Ce mélange est bien plus riche en dioxygène que l’air.

Calcule avec les proportions de l’air sec en nombre de particules (dioxyde de carbone : 0,04 %).

1. Un logiciel simule 2 500 particules d’air sec. Molécules de diazote :
   $2500\times 78÷100=1950$ : 1 950 molécules N₂.
2. Dans ces 2 500 particules, atomes d’oxygène portés par les molécules de dioxygène :
   $2500\times 21÷100=525$ molécules O₂, chacune à 2 atomes : $525\times 2=1050$, soit 1 050 atomes.
3. Un échantillon d’air sec contient 168 molécules de dioxygène. Nombre total de particules : environ
   100 particules contiennent 21 molécules O₂ ; $168=21\times 8$, donc $100\times 8=800$ : environ 800 particules.
4. Sur 50 000 particules d’air, molécules de dioxyde de carbone : environ
   $50000\times 0,04÷100=20$ : environ 20 molécules CO₂.

Complète avec le mot qui convient.

1. La masse de l’air ajouté dans la bouteille est la différence de deux .
   On pèse avant et après avoir pompé : la différence des deux pesées.
2. Pour la mesure, la bouteille doit être : son volume ne doit pas changer.
   Une bouteille rigide ne gonfle pas.
3. La masse d’un litre d’air, en g/L, est la masse de l’air.
   Une masse divisée par un volume : la masse volumique.
4. Le volume de l’air ajouté se mesure par déplacement d’ dans un récipient gradué retourné.
   L’air chasse l’eau du récipient gradué : on lit le volume.

Calcule la masse d’un litre d’air.

1. Bouteille : 254,6 g, puis 256,9 g après avoir pompé ; volume de l’air ajouté : 2 L. Masse d’air ajouté : g
   $256,9-254,6=2,3$ : 2,3 g.
2. Même mesure : masse d’un litre d’air : g/L
   $2,3÷2=1,15$ : 1,15 g/L.
3. Masse d’air ajouté : 1,55 g ; volume : 1 250 mL. Masse d’un litre : g/L
   1 250 mL = 1,25 L ; $1,55÷1,25=1,24$ : 1,24 g/L.
4. Masse d’air ajouté : 4,4 g ; volume : 4 L. Masse d’un litre : g/L
   $4,4÷4=1,1$ : 1,1 g/L.

Raisonne, puis complète (à 20 °C, 1 L d’air ≈ 1,2 g).

1. On ajoute 3 L d’air dans un ballon de volley déjà bien rond. Sa masse augmente d’environ g.
   $3\times 1,2=3,6$ : environ 3,6 g.
2. Pendant une mesure, une bulle s’échappe : pour 2,7 g d’air ajouté, on lit 2 L au lieu de 2,25 L. Masse d’un litre calculée : g/L
   $2,7÷2=1,35$ : 1,35 g/L, au lieu de $2,7÷2,25=1,2$.
3. Le résultat de cette mesure est donc trop .
   Le volume lu est trop petit : on divise par moins, le résultat est trop grand.
4. À 0 °C, 1 L d’air a une masse d’environ 1,29 g. Un bocal de 10 L contient g d’air de plus à 0 °C qu’à 20 °C.
   $10\times 1,29=12,9$ g et $10\times 1,2=12$ g : $12,9-12=0,9$, soit 0,9 g.

Complète avec le mot ou le nombre qui convient.

1. L’eau au contact de l’air contient de l’air : des molécules de gaz entre les molécules d’eau.
   De l’air dissous, invisible.
2. Dans l’air dissous dans l’eau, il y a environ % de dioxygène.
   Environ 35 %, car le dioxygène est environ deux fois plus soluble que le diazote.
3. Un plongeur qui remonte trop vite risque un accident de .
   Le diazote dissous dans le sang forme des bulles : accident de décompression.
4. Dans un vivier de restaurant, un bulleur l’eau avec l’air, ce qui y dissout du dioxygène.
   Le bulleur brasse l’eau avec l’air : plus de contact, plus de dioxygène dissous.

Calcule (masse dissoute = teneur × volume).

1. Un étang de 500 000 L contient de l’eau à 8 mg/L de dioxygène dissous. Masse de dioxygène : kg
   $8\times 500000=4000000$ mg $=4000$ g, soit 4 kg.
2. Un seau de 10 L d’eau contient 72 mg de dioxygène dissous. Teneur : mg/L
   $72÷10=7,2$ : 7,2 mg/L.
3. Une rivière contient 3,5 mg/L de dioxygène ; les poissons d’eau chaude en demandent au moins 5,5 mg/L. Il manque mg/L.
   $5,5-3,5=2$ : il manque 2 mg/L.

Raisonne avec la pression (environ 1 bar en surface, + 1 bar tous les 10 m sous l’eau ; masse dissoute proportionnelle à la pression).

1. Pression à 30 m de profondeur : bars
   30 m = 3 × 10 m : $1+3=4$, soit 4 bars.
2. À cette profondeur, le sang d’un plongeur peut dissoudre environ fois plus de diazote qu’en surface.
   4 bars au lieu de 1 : la masse dissoute est proportionnelle, 4 fois plus.
3. Sous 1 bar de dioxyde de carbone, 1 L d’eau dissout environ 1,7 g de ce gaz. Sous 2,5 bars, à la même température : g
   $1,7\times 2,5=4,25$ : environ 4,25 g.
4. Profondeur à laquelle la pression vaut 6 bars : m
   $6-1=5$ bars dus à l’eau, soit $5\times 10=50$ : 50 m.

Complète avec le mot ou le nombre qui convient.

1. Un polluant est une substance qui, quand sa concentration est trop forte, nuit à la ou à l’environnement.
   Il nuit à la santé ou à l’environnement.
2. L’indice ATMO classe la qualité de l’air du jour en classes.
   6 classes : bon, moyen, dégradé, mauvais, très mauvais, extrêmement mauvais.
3. 1 mg = µg
   1 mg = 1 000 µg.
4. En Île-de-France, la qualité de l’air est mesurée par l’association .
   C’est Airparif, une association agréée.

Calcule (masse = concentration × volume).

1. Une chambre de 30 m³ contient 12 µg/m³ de PM2,5. Masse de particules : µg
   $12\times 30=360$ : 360 µg.
2. Une salle de 250 m³ contient 5 000 µg de NO₂. Concentration : µg/m³
   $5000÷250=20$ : 20 µg/m³.
3. 8 500 µg = mg
   $8500÷1000=8,5$ : 8,5 mg.

Raisonne, puis complète.

1. Sous-indices du jour : PM2,5 dégradé ; PM10 moyen ; NO₂ moyen ; O₃ mauvais ; SO₂ bon. Indice ATMO :
   Le sous-indice le plus dégradé est celui de l’ozone : indice mauvais.
2. Dans une ville, la moyenne annuelle de PM2,5 est de 12 µg/m³ ; la valeur guide de l’OMS est de 5 µg/m³. La ville est à fois la valeur guide.
   $12÷5=2,4$ : 2,4 fois la valeur guide.
3. Une particule PM10 mesure au plus 10 µm ; un cheveu, environ 70 µm. Le cheveu est au moins fois plus épais.
   $70÷10=7$ : au moins 7 fois.