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Gaz parfait : corrigé du contrôle de sciences physiques terminale – PDF gratuit à télécharger et imprimer

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Gaz parfait : corrigé du contrôle de sciences physiques terminale – PDF gratuit à télécharger et imprimer

Voici le corrigé du contrôle sur le gaz parfait : les conversions d’unités sont explicites, les calculs sont détaillés avec leurs chiffres significatifs et le barème est précisé question par question.

Ce corrigé est à télécharger en PDF et à imprimer gratuitement : le bouton se trouve en bas de la page, sans inscription.

La correction détaillée avec le barème du corrigé sur le gaz parfait

Correction de l’exercice 1 : Une bouteille de diazote (5 points)

1. (1 pt) V = 12 L = 12 × 10−3 m3 = 1,2 × 10−2 m3 ; T = 20 + 273 = 293 K.

2. (1 pt) n = P V / (R T) = 1,5 × 107 × 1,2 × 10−2 / (8,314 × 293) = 1,8 × 105 / 2 436 = 73,9 mol, soit n ≈ 74 mol.

3. (1 pt) m = n M = 73,9 × 28,0 = 2 069 g, soit m ≈ 2,07 kg.

4. (2 pt) V′ = n R T / Patm = 1,8 × 105 / 1,013 × 105 = 1,78 m3, soit V′ ≈ 1,8 m3 = 1,8 × 103 L. Le gaz occupe environ 150 fois le volume de la bouteille, ce qui correspond au rapport des pressions (1,5 × 107 / 1,013 × 105 ≈ 148) à température constante.

Correction de l’exercice 2 : La loi de Boyle-Mariotte à la seringue (5 points)

1. (1 pt) À température constante, P V = constante : P = P0 V0 / V = 1,013 × 60 / 20 = 3,04 bar, soit P ≈ 3,04 bar.

2. (1 pt) La courbe est une droite passant par l’origine : P est proportionnelle à 1/V, donc P × V = constante (loi de Boyle-Mariotte).

3. (1 pt) k = P / (1/V) = 3,04 / (5,0 × 10−2) = 60,8 bar·mL, soit k ≈ 61 bar·mL (k = P V).

4. (2 pt) k = 60,8 × 105 Pa × 10−6 m3 = 6,08 J. Comme P V = n R T, n = k / (R T) = 6,08 / (8,314 × 293) = 6,08 / 2 436 = 2,50 × 10−3 mol, soit n ≈ 2,5 × 10−3 mol.

Correction de l’exercice 3 : La pression d’un pneu (4 points)

1. (1 pt) La quantité de matière n d’air reste constante (pneu étanche) et le volume V est constant : P V = n R T donne P / T = n R / V = constante.

2. (1 pt) T1 = 15 + 273 = 288 K ; T2 = 45 + 273 = 318 K.

3. (1 pt) P2 = P1 × T2 / T1 = 2,50 × 318 / 288 = 2,76 bar, soit P2 ≈ 2,76 bar.

4. (1 pt) (2,76 − 2,50) / 2,50 = 0,104, soit + 10 %. La pression dépend de la température : une mesure à chaud, après roulage, surestime la pression réelle et fausse le réglage ; on contrôle donc à froid.

Correction de l’exercice 4 : Un ballon gonflé à l’hélium (4 points)

1. (1 pt) ρ = m / V avec m = n M, et P V = n R T donne n / V = P / (R T). Donc ρ = n M / V = P M / (R T).

2. (1 pt) ρair = 1,013 × 105 × 29,0 × 10−3 / (8,314 × 293) = 2 938 / 2 436 = 1,206 kg/m3, soit ρair ≈ 1,21 kg/m3.

3. (1 pt) ρHe = 1,013 × 105 × 4,00 × 10−3 / 2 436 = 405,2 / 2 436 = 0,166 kg/m3, soit ρHe ≈ 0,166 kg/m3.

4. (1 pt) Différence = (ρair − ρHe) V g = (1,206 − 0,166) × 10 × 9,81 = 1,040 × 98,1 = 102 N, soit ≈ 1,0 × 102 N. Cela correspond à une masse de (1,206 − 0,166) × 10 = 10,4 kg, soit environ 10 kg soulevables.

Correction de l’exercice 5 : Les limites du modèle (2 points)

1. (1 pt) Les molécules sont assimilées à des points matériels de volume négligeable et elles n’exercent aucune interaction à distance entre elles (seulement des chocs).

2. (1 pt) Aux fortes pressions et aux basses températures : les molécules sont alors proches, leur volume propre n’est plus négligeable devant le volume disponible et les interactions attractives deviennent importantes (jusqu’à la liquéfaction).

Barème et conseils

ExerciceThèmePoints
1Bouteille de diazote5
2Loi de Boyle-Mariotte5
3Pression d’un pneu4
4Ballon à l’hélium4
5Limites du modèle2
Total20

Pour progresser, applique systématiquement les conversions avant tout calcul avec P V = n R T : pression en pascal, volume en mètre cube, température en kelvin. Pense aussi à la démarche inverse : une droite qui passe par l’origine sur un graphe P = f(1/V) signifie que le produit P V est constant, ce qui permet de retrouver n.

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