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
- 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
Schéma illustrant la vapeur d'eau se condensant en buée sur un miroir froid.
Questions à traiter
- Calculer la surface (\(S\)) du miroir en \(\text{cm}^2\), puis la convertir en \(\text{m}^2\).
- 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 : \(1 \, \text{mm} = 0,1 \, \text{cm}\))
- Convertir ce volume d'eau condensée en millilitres (\(\text{mL}\)). (Rappel : \(1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{mL}\))
- Calculer la masse d'eau condensée (\(m_{\text{condensée}}\)) sur le miroir en grammes (\(\text{g}\)).
- 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) :
Données spécifiques :
- Hauteur (\(H\)) : \(70 \, \text{cm}\)
- Largeur (\(L\)) : \(50 \, \text{cm}\)
Calcul :
En \(\text{cm}^2\) :
Conversion en \(\text{m}^2\) (Rappel : \(1 \, \text{m}^2 = 10000 \, \text{cm}^2\)) :
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) :
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 : \(1 \, \text{mm} = 0,1 \, \text{cm}\)) :
Calcul :
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 :
Données spécifiques :
- Volume d'eau condensée (\(V_{\text{condensée}}\)) : \(35 \, \text{cm}^3\)
Calcul :
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) :
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 :
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).
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.
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