Le cours de physique est détaillé en 9 chapitres





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date de publication06.07.2017
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Equation d’état des gaz parfaits
simulateur « Avogadro-Ampère » du logiciel MICROMEGA


OBJECTIF :

Acquérir les connaissances relatives à la partie « III- L’air qui nous entoure 2. Lien entre agitation thermique et température » du programme de physique de la classe de seconde à l’aide du logiciel MICROMEGA
PUBLIC :

Elèves de seconde
MATERIEL:

Ordinateurs PC sous Windows
LOGICIEL:

Simulateur « Avogadro - Ampère » du logiciel MICROMEGA seconde diffusé par HATIER (http://www.micromega-hatier.com/) 249€ pour la version établissement.

MICROMEGA seconde propose 14 simulateurs différents en physique et en chimie, des vidéos d’expériences, des exercices interactifs, le cours, des compléments thématiques ainsi qu’un logiciel permettant de créer ses propres exercices interactifs.
METHODE :

Découverte et prise en main du simulateur.

Elaborer un protocole expérimentale permettant de quantifier l’influence des paramètres V (volume) , n (quantité de matière) et Θ (température en degré Celsius)
AVANTAGES :

Le simulateur donne les valeurs de la pression (en bar) en fonction des valeurs des autres grandeurs. Ces valeurs permettent de faire tracer aux élèves une représentation graphique de la pression en fonction de la tempéraure et de déterminer ainsi la valeur du zéro absolu.

La visualisation de l’agitation thermique des molécules emprisonnées dans l’enceinte permet de comprendre la correspondance avec le zéro absolu.

Les élèves découvrent la loi de Boyle-Mariotte ainsi que l’équation d’état des gaz parfaits au fûr et à mesure des simulations.

DIFFICULTES:

La prise en main de ce simulateur est particulièrement aisée. Aucune difficulté.
AUTEUR DU DOCUMENT :

Jean-François CHALVET, Lycée George SAND du Mée sur Seine : JF.Chalvet@ac-creteil.fr
  1. Du logiciel MICROMEGA au simulateur « Avogadro - Ampère»

  1. MICROMEGA Seconde



Microméga seconde est un logiciel diffusé par les éditions HATIER.

Il peut être utiliser seul ou en complément du manuel de seconde
La conception du logiciel est basée sur l’architecture des livres interactifs :

  • Le cours de physique est détaillé en 9 chapitres.

  • Le cours de chimie est détaillé en 10 chapitres.


  1. Architecture



Pour chaque chapitre, vous avez à votre disposition :


  • Le cours (identique à celui du manuel)

  • Un simulateur (7 en physique et 7 en chimie)

  • Des vidéos

  • Un questionnaire interactif qui permet aux élèves de vérifier leurs connaissances


  1. Les simulateurs



Les simulateurs proposés sont parfaitement adaptés aux exigences du programmes de seconde.
Certains d’entre eux sont particulièrement intéresants car leur fonctionnalité permet le développement de l’esprit scientifique de nos élèves.
A mon avis, tous les simulateurs de chimie proposent des activités pertinentes

Physique Chimie




Néanmoins je trouve que quelques simulateurs de physique ne devraient pas être utilisés en travaux pratiques du fait que les manipulations correspondantes sont très facilement réalisables par les élèves. De plus, la mesure du temps faite par le simulateur « pendule » n’est pas conforme à la mesure réelle (10 secondes avec le simulateur pour 18 secondes réellement !).
D’un autre côté, ces simulateurs permettent aux élèves de revoir les notions du TP soit chez eux (s’ils ont acheté le manuel) soit aux CDI (version établissement)

  1. « Avogadro - Ampère » : simulation du mouvement des particules d’un gaz.




« Avogadro – Ampère » est un simulateur de physique qui trouve ses applications dans la partie III. L’air qui nous entoure du programme de seconde. Son utilisation est totalement justifiée pour étudier le lien entre agitation thermique et température.
Il permet d’étudier :

  • la relation entre agitation thermique et température,

  • l’influence des paramètres volume, température et quantité de matière sur la pression

  • la correspondance entre les échelles de température en degrés Celsius et en Kelvin,

  • le zéro absolu en relation avec le manque d’agitation thermique.



  1. Les fonctions du simulateur « Avogadro –Ampère »

  1. Une enceinte adiabatique.



Dans une enceinte sont enfermées des « particules bleues » et des « particules rouges » dont les proportions relatives correspondent aux molécules de diazote et de dioxygène présentes dans l’air.
La vitesse de déplacement de ces molécules dépend de la température (ou de la pression) à l’intérieur de l’enceinte.



  1. Mesure de la pression.



Un manomètre indique la pression qu’exerce le gaz sur les parois de l’enceinte. Cette pression est indiquée en bar qu’il faudra convertir en Pascals pour calculer R la constante d’état des gaz parfaits.


  1. Modification du volume



En positionnant le pointeur de la souris sur le piston, les élèves peuvent faire varier le volume de l’enceinte de 8,6 mL à 67,2 mL.

Lorsqu’on fixe une température et une quantité de matière de gaz dans l’enceinte, il est facile de vérifier la loi de Boyle – Mariotte.

  1. Modification de la température



En positionnant le pointeur de la souris sur le niveau du thermomètre, il est possible de faire varier la température de – 84°C à 720 °C.

Pour régler la température plus finement, les élèves peuvent utiliser les flèches de réglage fin.

  1. Modification de la quantité de matière



En positionnant le pointeur de la souris sur le curseur « quantité de matière », les élèves peuvent faire varier la quantité de matière de gaz de 5. 10-4 moles à 3. 10-3 moles.

Ils peuvent aussi actionner une arrivée d’air ou de « vide » pour réaliser la modification.

  1. Tableau



Le menu « tableau » qui apparaît dans la barre de navigation supérieure du simulateur offre plusieurs applications intéressantes :

  • nommer les colonnes (grandeurs simulées)

  • insérer les valeurs calculées par le simulateur

  • calculer les valeurs d’une grandeur en fonction des grandeurs simulées,

  • réaliser une représentation graphique.



Le tableau ainsi que la représentation graphique peuvent être copiés puis collés dans une autre application (traitement de texte ou tableur)
  1. Exercices



Une fois le simulateur pris en main, les élèves peuvent ouvrir des exercices et y répondre. Les réponses peuvent être enregistrées (format .rtf) puis corrigées par le professeur.


Dans la version enseignant il y a un logiciel qui permet de créer ses propres exercices : PROFEDIT. Son utilisation est simple, mais sont utilité en classe n’est pas forcément pertinente.
Bien sûr vous chaque professeur peut donner ses consignes en utilisant cette fonctionnalité, mais il ne faut pas oublier (à mon avis) qu’enseigner passe d’abord par des relations humaines et que l’utilisation de l’ordinateur ne doit pas se réaliser au dépend du contact avec les élèves.
  1. Un exemple de TP avec « Avogadro – Ampère »


Ce texte de TP est donné aux élèves de seconde du Lycée G.SAND au Mée sur Seine (Seine et Marne)
TP loi des gaz parfaits.doc (41 Ko)
TP loi des gaz parfaits.zip (7 Ko)
TP loi des gaz parfaits.exe (38 Ko)


GRISP - Académie de Créteil – 2001-2002

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