Gonflons les Ballons pour la Fête ! (Niveau 6ème)
Des ballons qui s'envolent, c'est magique !
Tu as sûrement déjà vu des ballons remplis d'hélium s'envoler dans le ciel. L'hélium est un gaz plus léger que l'air qui nous entoure, c'est pour cela qu'il fait flotter les ballons. Pour préparer une fête, il faut savoir combien d'hélium on va utiliser. Cela dépend du nombre de ballons et de la taille de chaque ballon, c'est-à-dire de leur volume. Le volume, c'est l'espace qu'occupe quelque chose, ici, l'espace à l'intérieur du ballon rempli de gaz.
La Fête d'Anniversaire de Léa
- Nombre de ballons à gonfler : 20 ballons.
- Volume d'hélium nécessaire pour gonfler correctement un seul ballon : \(10 \, \text{litres (L)}\) d'hélium.
Schéma : Préparation des ballons à l'hélium
Léa utilise une bonbonne d'hélium pour gonfler ses ballons.
Questions à traiter
- Quel est le volume d'hélium nécessaire pour gonfler un seul ballon ?
- Combien de ballons Léa veut-elle gonfler au total ?
- Calcule le volume total d'hélium dont Léa aura besoin pour gonfler tous ses ballons. Explique ton calcul et donne le résultat en litres (L).
- Si une petite bonbonne d'hélium contient \(100 \, \text{litres}\) d'hélium, est-ce que Léa aura assez d'hélium avec une seule bonbonne pour tous ses ballons ? Justifie ta réponse.
- Pourquoi les ballons gonflés à l'hélium s'envolent-ils, alors que les ballons que tu gonfles avec l'air de tes poumons retombent ?
Correction : Gonflage des Ballons
Question 1 : Volume d'hélium pour un ballon
Réponse :
D'après l'énoncé, le volume d'hélium nécessaire pour gonfler un seul ballon est de \(10 \, \text{litres (L)}\).
Question 2 : Nombre total de ballons
Réponse :
Léa veut gonfler 20 ballons au total.
Question 3 : Volume total d'hélium nécessaire
Principe :
Pour trouver le volume total d'hélium, il faut multiplier le volume nécessaire pour un ballon par le nombre total de ballons.
Données :
- Volume par ballon : \(10 \, \text{L/ballon}\)
- Nombre de ballons : \(20 \, \text{ballons}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 1 : Si chaque ballon nécessite \(5 \, \text{L}\) d'hélium et que tu veux gonfler 10 ballons, combien de litres d'hélium te faut-il ?
Question 4 : Suffisance d'une bonbonne d'hélium
Données :
- Volume total d'hélium nécessaire : \(200 \, \text{L}\)
- Volume d'une bonbonne : \(100 \, \text{L}\)
Comparaison et justification :
Léa a besoin de \(200 \, \text{L}\) d'hélium. Une seule bonbonne contient \(100 \, \text{L}\).
Comme \(100 \, \text{L}\) (contenu d'une bonbonne) est inférieur à \(200 \, \text{L}\) (besoin total), Léa n'aura pas assez d'hélium avec une seule bonbonne. Elle aurait besoin d'au moins deux bonbonnes (\(2 \times 100 \, \text{L} = 200 \, \text{L}\)) pour gonfler tous ses ballons.
Question 5 : Pourquoi les ballons à l'hélium s'envolent
Réponse :
Les ballons gonflés à l'hélium s'envolent parce que l'hélium est un gaz qui est plus léger que l'air qui nous entoure. C'est un peu comme un bouchon de liège qui flotte sur l'eau parce qu'il est moins dense que l'eau. L'air ambiant "pousse" davantage sur le ballon à l'hélium (vers le haut) que ce que le ballon pèse (force de gravité vers le bas), donc il monte.
L'air que nous expirons de nos poumons est principalement composé d'azote et de dioxyde de carbone, et ce mélange est plus lourd (ou aussi lourd) que l'air ambiant. C'est pourquoi un ballon gonflé avec notre souffle ne s'envole pas et retombe au sol.
Quiz Intermédiaire 2 : L'hélium est :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Le volume d'un ballon rempli de gaz représente :
2. Pour calculer le volume total d'hélium pour plusieurs ballons identiques, on :
3. Si un ballon contient \(15 \, \text{L}\) d'hélium, et qu'on veut en gonfler 10, on aura besoin de :
Glossaire
- Hélium
- Un gaz très léger, plus léger que l'air. C'est pourquoi il est utilisé pour faire flotter les ballons de baudruche.
- Volume (V)
- L'espace occupé par une substance (solide, liquide ou gaz). Pour les gaz comme l'hélium dans un ballon, c'est l'espace à l'intérieur du ballon. Il se mesure souvent en litres (L) ou en millilitres (mL).
- Litre (L)
- Unité de mesure du volume, souvent utilisée pour les liquides et les gaz. \(1 \, \text{Litre} = 1000 \, \text{millilitres (mL)}\).
- Gaz
- Un état de la matière où les particules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent librement. Un gaz n'a pas de forme ni de volume propre, il prend la forme et le volume du récipient qui le contient (comme un ballon).
- Air
- Mélange de gaz qui compose l'atmosphère terrestre (principalement de l'azote et de l'oxygène).
- Bonbonne (ou Canister)
- Récipient métallique résistant utilisé pour stocker des gaz sous pression, comme l'hélium.
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