Exercices et corrigés

Exercices Physique Chimie

Condensation de la vapeur d’eau

Calcul de la Condensation de la Vapeur d’Eau

Calcul de la Condensation de la Vapeur d’Eau

Comprendre la Condensation de la Vapeur d'Eau

La condensation est le processus physique par lequel la vapeur d'eau (eau à l'état gazeux) se transforme en eau liquide. Ce changement d'état se produit lorsque l'air humide se refroidit ou entre en contact avec une surface plus froide. L'air ne peut alors plus contenir autant de vapeur d'eau, et l'excès se transforme en gouttelettes liquides. C'est ce que l'on observe par exemple sous forme de buée sur un miroir après une douche chaude, ou de rosée sur l'herbe le matin.

Données de l'étude

Après une douche chaude, de la buée se forme sur le miroir rectangulaire de la salle de bain.

Caractéristiques du miroir et observations :

  • Forme du miroir : Rectangulaire
  • Hauteur du miroir (\(H\)) : \(70 \, \text{cm}\)
  • Largeur du miroir (\(L\)) : \(50 \, \text{cm}\)
  • Épaisseur moyenne de la couche d'eau condensée (\(h\)) : \(0,1 \, \text{mm}\)
  • Masse volumique de l'eau (\(\rho_{\text{eau}}\)) : \(1 \, \text{g/cm}^3\) (ou \(1000 \, \text{kg/m}^3\))
Schéma : Condensation sur un Miroir
Vapeur d'eau Eau condensée (buée) Largeur = 50 cm Hauteur = 70 cm

Schéma illustrant la vapeur d'eau se condensant en buée sur un miroir froid.


Questions à traiter

  1. Calculer la surface (\(S\)) du miroir en \(\text{cm}^2\), puis la convertir en \(\text{m}^2\).
  2. Calculer le volume d'eau condensée (\(V_{\text{condensée}}\)) sur le miroir en \(\text{cm}^3\), sachant que l'épaisseur de la couche d'eau est \(h = 0,1 \, \text{mm}\). (Rappel : \(1 \, \text{mm} = 0,1 \, \text{cm}\))
  3. Convertir ce volume d'eau condensée en millilitres (\(\text{mL}\)). (Rappel : \(1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{mL}\))
  4. Calculer la masse d'eau condensée (\(m_{\text{condensée}}\)) sur le miroir en grammes (\(\text{g}\)).
  5. D'où provient l'eau qui s'est déposée sur le miroir ? Quel changement d'état a eu lieu ?

Correction : Calcul de la Condensation de la Vapeur d'Eau

Question 1 : Surface du miroir (\(S\))

Principe :

Le miroir est rectangulaire. La surface d'un rectangle est obtenue en multipliant sa hauteur par sa largeur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[S = H \times L\]
Données spécifiques :
  • Hauteur (\(H\)) : \(70 \, \text{cm}\)
  • Largeur (\(L\)) : \(50 \, \text{cm}\)
Calcul :

En \(\text{cm}^2\) :

\[ \begin{aligned} S &= 70 \, \text{cm} \times 50 \, \text{cm} \\ &= 3500 \, \text{cm}^2 \end{aligned} \]

Conversion en \(\text{m}^2\) (Rappel : \(1 \, \text{m}^2 = 10000 \, \text{cm}^2\)) :

\[ \begin{aligned} S &= \frac{3500 \, \text{cm}^2}{10000 \, \text{cm}^2/\text{m}^2} \\ &= 0,35 \, \text{m}^2 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La surface du miroir est \(S = 3500 \, \text{cm}^2\), soit \(0,35 \, \text{m}^2\).

Quiz Intermédiaire 1 : Une feuille de papier mesure 20 cm de long et 10 cm de large. Sa surface est de :

Question 2 : Volume d'eau condensée (\(V_{\text{condensée}}\))

Principe :

Le volume d'eau condensée forme une fine couche sur la surface du miroir. Ce volume peut être calculé comme le volume d'un parallélépipède rectangle : \(V = S \times h\), où \(h\) est l'épaisseur de la couche d'eau.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{condensée}} = S \times h\]
Données spécifiques :
  • Surface du miroir (\(S\)) : \(3500 \, \text{cm}^2\)
  • Épaisseur de la couche d'eau (\(h\)) : \(0,1 \, \text{mm}\)

Conversion de l'épaisseur en cm (Rappel : \(1 \, \text{mm} = 0,1 \, \text{cm}\)) :

\[ \begin{aligned} h &= 0,1 \, \text{mm} \\ &= 0,1 \times 0,1 \, \text{cm} \\ &= 0,01 \, \text{cm} \end{aligned} \]
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{condensée}} &= 3500 \, \text{cm}^2 \times 0,01 \, \text{cm} \\ &= 35 \, \text{cm}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le volume d'eau condensée sur le miroir est \(V_{\text{condensée}} = 35 \, \text{cm}^3\).

Quiz Intermédiaire 2 : Pour calculer un volume, il faut généralement multiplier une surface par une :

Question 3 : Volume d'eau condensée en millilitres (\(V_{\text{condensée, mL}}\))

Principe :

La conversion entre les centimètres cubes (\(\text{cm}^3\)) et les millilitres (\(\text{mL}\)) est directe.

Formule(s) utilisée(s) / Rappel :
\[1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{mL}\]
Données spécifiques :
  • Volume d'eau condensée (\(V_{\text{condensée}}\)) : \(35 \, \text{cm}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{condensée, mL}} &= 35 \, \text{cm}^3 \times \frac{1 \, \text{mL}}{1 \, \text{cm}^3} \\ &= 35 \, \text{mL} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le volume d'eau condensée sur le miroir est \(V_{\text{condensée, mL}} = 35 \, \text{mL}\).

Quiz Intermédiaire 3 : Un volume de 0,5 Litres équivaut à :

Question 4 : Masse d'eau condensée (\(m_{\text{condensée}}\))

Principe :

La masse (\(m\)) d'une substance peut être calculée à partir de son volume (\(V\)) et de sa masse volumique (\(\rho\)) en utilisant la formule \(m = \rho \times V\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[m_{\text{condensée}} = \rho_{\text{eau}} \times V_{\text{condensée}}\]
Données spécifiques :
  • Masse volumique de l'eau (\(\rho_{\text{eau}}\)) : \(1 \, \text{g/cm}^3\)
  • Volume d'eau condensée (\(V_{\text{condensée}}\)) : \(35 \, \text{cm}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} m_{\text{condensée}} &= 1 \, \text{g/cm}^3 \times 35 \, \text{cm}^3 \\ &= 35 \, \text{g} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La masse d'eau condensée sur le miroir est \(m_{\text{condensée}} = 35 \, \text{g}\).

Quiz Q4 : Si 100 mL d'huile ont une masse de 90 g, la masse volumique de cette huile est :

Question 5 : Origine de l'eau et changement d'état

Principe :

Il s'agit d'identifier la source de l'eau qui forme la buée et le nom du changement d'état physique impliqué.

Réponse :

L'eau qui s'est déposée sur le miroir provient de la **vapeur d'eau** présente dans l'air chaud et humide de la salle de bain (provenant de la douche chaude).

Lorsque cette vapeur d'eau entre en contact avec la surface plus froide du miroir, elle se refroidit et passe de l'état gazeux à l'état liquide. Ce changement d'état s'appelle la **condensation** (ou liquéfaction).

Résultat Question 5 : L'eau provient de la vapeur d'eau dans l'air. Le changement d'état est la condensation.

Quiz Q5 : Le passage de l'état liquide à l'état gazeux s'appelle :


Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

6. La condensation est le passage de l'état :

7. La buée sur une vitre froide en hiver est un exemple de :

8. Si \(1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{mL}\), alors \(250 \, \text{cm}^3\) d'eau correspondent à :


Glossaire

Condensation
Changement d'état de la matière de l'état gazeux à l'état liquide. Ce processus libère de la chaleur.
Vapeur d'eau
Eau sous forme gazeuse. Elle est invisible dans l'air.
État Gazeux
Un des états de la matière où les particules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent librement. Un gaz n'a ni forme ni volume propres.
État Liquide
Un des états de la matière où les particules sont proches mais peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres. Un liquide a un volume propre mais pas de forme propre (il prend la forme de son contenant).
Masse Volumique (\(\rho\))
Rapport entre la masse d'un corps et son volume (\(\rho = m/V\)). Pour l'eau, elle est d'environ \(1 \, \text{g/cm}^3\) ou \(1000 \, \text{kg/m}^3\).
Buée
Fines gouttelettes d'eau liquide formées par la condensation de la vapeur d'eau sur une surface froide.
Calcul de la Condensation de la Vapeur d’Eau - Exercice d'Application (Chimie 3ème)

D’autres exercices de chimie 3 ème:

Concentration Ionique des Sels Solubles
Concentration Ionique des Sels Solubles

Concentration Ionique des Sels Solubles Concentration Ionique des Sels Solubles Comprendre la Dissolution et la Concentration Ionique De nombreux composés, appelés sels ioniques, sont constitués d'ions (atomes ou groupes d'atomes chargés électriquement). Lorsqu'un sel...

Étude du pH dans des Mélanges Réactifs
Étude du pH dans des Mélanges Réactifs

Étude du pH dans des Mélanges Réactifs (Niveau 3ème) Étude du pH dans des Mélanges Réactifs Comprendre le pH des Mélanges Acido-Basiques Le pH est une grandeur qui permet de caractériser l'acidité ou la basicité d'une solution aqueuse. Une solution acide a un pH...

Calcul de la masse volumique du bloc
Calcul de la masse volumique du bloc

Calcul de la Masse Volumique d'un Bloc Calcul de la Masse Volumique d'un Bloc Comprendre la Masse Volumique La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume. Elle permet de savoir si un objet est "lourd" ou...

Effets de la Concentration sur le pH
Effets de la Concentration sur le pH

Effets de la Concentration sur le pH (Niveau 3ème) Effets de la Concentration sur le pH d'une Solution Comprendre le pH et l'Effet de la Dilution Le pH est une mesure qui indique si une solution aqueuse est acide, basique ou neutre. L'échelle de pH va de 0 à 14. Un pH...

Composition Atomique du Magnésium
Composition Atomique du Magnésium

Composition Atomique du Magnésium Composition Atomique du Magnésium Comprendre la Structure de l'Atome Toute matière est constituée d'atomes. Un atome est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est composé d'un...

Réaction Zinc-Acide Chlorhydrique
Réaction Zinc-Acide Chlorhydrique

Réaction Zinc - Acide Chlorhydrique Réaction entre le Zinc et l'Acide Chlorhydrique Comprendre la Réaction entre un Métal et un Acide Certains métaux réagissent avec les solutions acides. Cette réaction est une transformation chimique au cours de laquelle les...

Calcul de la masse de nickel
Calcul de la masse de nickel

Calcul de la Masse de Nickel dans une Pièce de Monnaie (Niveau 3ème) Calcul de la Masse de Nickel dans une Pièce de Monnaie Comprendre la Composition des Objets du Quotidien De nombreux objets qui nous entourent sont fabriqués à partir de mélanges de différentes...

Calcul du pH dans un Écosystème Pollué
Calcul du pH dans un Écosystème Pollué

Calcul du pH dans un Écosystème Pollué Calcul du pH dans un Écosystème Pollué Comprendre le pH et son Impact sur les Écosystèmes Le pH (potentiel Hydrogène) est une mesure de l'acidité ou de la basicité (alcalinité) d'une solution aqueuse. L'échelle de pH varie...

Les Réactions Acido-Basiques
Les Réactions Acido-Basiques

Les Réactions Acido-Basiques Les Réactions Acido-Basiques Comprendre les Acides, les Bases et leurs Réactions En chimie, les solutions aqueuses peuvent être classées comme acides, basiques (ou alcalines), ou neutres. Cette classification est basée sur la concentration...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *