Physique Chimie Hourdequin
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TP4 : Comportement des fluides dans l’habitat

lundi 29 octobre 2012, par Emmanuel HOURDEQUIN

I) Comment varie la pression dans une colonne d’eau ?

1) Expérience avec de l’eau

A l’aide d’une éprouvette graduée, d’un pressiomètre et d’un tuyau en plastique, mesurez la pression en fonction de la profondeur d’immersion du tuyau dans l’eau.

2) Tableau de mesures

3) Courbes à tracer

- Tracez la courbe Δp(Pa)=f(h(m)) sur feuille millimétrée

- Tracez la courbe Δp(Pa)=f(h(m)) avec le tableur open office calc

4) Modélisation linéaire de la courbe

Déterminez le coefficient directeur de la droite

5) Calcul de la masse volumique de l’eau

On donne Δp(Pa)=ρ(kg.m-3).g(m.s-2).h(m).

On donne g=10 m.s-2 (accélération de la pesanteur terrestre) et ρ : masse volumique du fluide en kilogrammes par mètre cube (kg.m-3)

Déterminez la masse volumique de l’eau.

6) Deuxième expérience avec de l’eau salée

On remplace l’eau par de l’eau salée saturée en sel et on refait la même expérience.

7) Tableau de mesures pour la deuxième expérience :

8) Courbes à tracer pour la deuxième expérience

- Tracez la courbe Δp(Pa)=f(h(m)) sur la même feuille millimétrée que pour la première expérience

- Tracez la courbe Δp(Pa)=f(h(m)) avec le tableur open office calc, sur le même graphique que pour la première expérience.

9) Modélisation linéaire de la courbe

Déterminez le coefficient directeur de la droite

10) Calcul de la masse volumique de l’eau salée

En déduire la masse volumique de l’eau salée saturée.

11) Calcul de la masse de sel contenue dan 1L d’eau salée saturée

L’eau de mer contient 30g de sel par litre et a une masse volumique de 1013kg.m-3

En déduire combien il y a de grammes de sel par litre d’eau salée saturée.

II) Mesure d’un débit volumique

1) Expérience

- On utilise une bouteille remplie au trois quart d’eau et on laisse l’eau couler par un tube de verre dans une éprouvette graduée de 50 mL.

- On chronomètre le temps qu’il faut pour arriver à 10mL, 20mL, 30mL, 40mL et 50mL.

- On recommence plusieurs fois après avoir noté le niveau de l’eau dans la bouteille.

2) Tableau de mesures

3) Tracé des courbes et modélisations linéaires

- Tracez toutes les courbes volume versé en fonction du temps

- déterminer les débits volumiques grâce aux coefficients directeurs des droites Qv=V/t

4) Tableaux de mesures et tracé du débit en fonction de la hauteur de chute et modélisations

5) Courbes et modélisations

- Tracez Qv2(m6/s2) en fonction de h(m)

- Déterminez le coefficient directeur de la droite de régression linéaire.

- Que fait le débit lorsque la hauteur de chute h diminue ?

6) Calcul du diamètre de l’ouverture du tube de verre.

- À l’aide des formules données, calculez le diamètre D de l’ouverture du tube en millimètres.

- Est-ce cohérent avec la réalité ?

- Comment augmenter le débit du système ?

III) Relation entre vitesse et pression d’un gaz.

1) Expérience

On utilise un tube de Venturi qui est un tube dans lequel on envoie de l’air à l’aide d’une soufflerie et ce tube voit sa section diminuer puis réaugmenter. Comme le débit volumique est constant, Qv = SV alors S1.V1=S2.V2 et si S2V1.

La diminution de la section crée une augmentation de la vitesse du fluide.

On mesure la pression avant l’étranglement, au niveau de l’étranglement et après l’étranglement.

Notez ces pressions.

2) Observations et conclusions

- Que remarquez-vous ?

- Que se passe-t’il lorsque la vitesse du fluide augmente ?

- Que se passe-t’il lorsque la vitesse du fluide diminue ?

- Comment expliquer cela ?

- Voyez-vous des applications à ce phénomène ?

3) Calcul de la vitesse du fluide

- À l’aide des formules données, calculez la vitesse du fluide dans le tuyau (en dehors de l’étranglement).

- En déduire le débit volumique et le débit massique de l’air dans le tuyau.

- Que pensez-vous de ces résultats (sont-ils compatibles avec la réalité) ?

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