Bonjour, j'ai besoin d'aide pour cette question de biophysique en médecine.
On considère un contenant indéformable de 1L, rempli d’air au niveau de la mer, à une
température de 30°C, puis fermé hermétiquement. On considère l’air comme un gaz parfait.
On donne :
- Constante des gaz parfaits R = 8,314 J.mole-1
.K-1
- Composition de l’air atmosphérique : 21% O2, 78% N2, 1% autres gaz
- Pression atmosphérique au niveau de la mer : 105 Pa
- Coefficient de dilatation des gaz : α=1/273,15 °C
A. La pression partielle en oxygène dans le récipient au niveau de la mer est de 210 hPa.
B. La pression partielle en azote dans le récipient au niveau de la mer est de 105 Pa.
C. La quantité d’oxygène présente dans le récipient est de 8,4.10-2 mol.
D. La quantité d’azote présente dans le récipient est de 31,0 mmol.
E. Si l’on place le contenant dans une enceinte à 0°C, la pression du gaz dans le récipient
diminuera à 9,0.104 Pa.
F. Toutes les réponses sont fausses
On considère un contenant indéformable de 1L, rempli d’air au niveau de la mer, à une
température de 30°C, puis fermé hermétiquement. On considère l’air comme un gaz parfait.
On donne :
- Constante des gaz parfaits R = 8,314 J.mole-1
.K-1
- Composition de l’air atmosphérique : 21% O2, 78% N2, 1% autres gaz
- Pression atmosphérique au niveau de la mer : 105 Pa
- Coefficient de dilatation des gaz : α=1/273,15 °C
A. La pression partielle en oxygène dans le récipient au niveau de la mer est de 210 hPa.
B. La pression partielle en azote dans le récipient au niveau de la mer est de 105 Pa.
C. La quantité d’oxygène présente dans le récipient est de 8,4.10-2 mol.
D. La quantité d’azote présente dans le récipient est de 31,0 mmol.
E. Si l’on place le contenant dans une enceinte à 0°C, la pression du gaz dans le récipient
diminuera à 9,0.104 Pa.
F. Toutes les réponses sont fausses
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Pour répondre à ces questions, on peut utiliser la loi des gaz parfaits, qui relie la pression, le volume, la température et le nombre de moles de gaz dans un système. Cette loi s'écrit généralement comme : PV = nRT, où P est la pression, V le volume, n le nombre de moles, R la constante des gaz parfaits et T la température absolue en kelvins.
A. La pression partielle en oxygène dans le récipient au niveau de la mer est de 210 hPa.
La pression partielle d'un gaz dans un mélange de gaz est donnée par la fraction molaire du gaz multipliée par la pression totale du mélange. La fraction molaire d'oxygène dans l'air (21%) est donc 0,21. On peut donc calculer la pression partielle de l'oxygène :
P(O2) = 0,21 * 105000 Pa = 22050 Pa = 220,5 hPa
Cette réponse est donc fausse.
B. La pression partielle en azote dans le récipient au niveau de la mer est de 105 Pa.
De manière similaire, la fraction molaire d'azote dans l'air (78%) est 0,78. On peut donc calculer la pression partielle de l'azote :
P(N2) = 0,78 * 105000 Pa = 81900 Pa
Cette réponse est donc fausse.
C. La quantité d’oxygène présente dans le récipient est de 8,4.10-2 mol.
On peut utiliser la loi des gaz parfaits pour calculer le nombre de moles d'oxygène présentes dans le récipient. On sait que le volume est de 1 litre, la température de 30°C = 303,15 K et la pression partielle d'oxygène de 22050 Pa. On peut donc écrire :
n(O2) = (P(O2) * V) / (R * T) = (22050 Pa * 0,001 m^3) / (8,314 J.mol^-1.K^-1 * 303,15 K) ≈ 0,08 mol
Cette réponse est vraie.
D. La quantité d’azote présente dans le récipient est de 31,0 mmol.
On peut utiliser la même formule pour calculer le nombre de moles d'azote présentes dans le récipient :
n(N2) = (P(N2) * V) / (R * T) = (81900 Pa * 0,001 m^3) / (8,314 J.mol^-1.K^-1 * 303,15 K) ≈ 0,295 mol
Il faut ensuite convertir le résultat en millimoles :
n(N2) = 295 mmol
Cette réponse est donc fausse.
E. Si l’on place le contenant dans une enceinte à 0°C, la pression du gaz dans le récipient diminuera à 9,0.104 Pa.
On peut utiliser la loi des gaz parfaits pour calculer la pression finale dans le récipient lorsque la température est de 0°C = 273,15 K. On sait que le volume et le nombre de moles d'air restent constants, donc :
P_final = (n * R * T_final) / V = (n * R * 273,15 K) / V ≈ 91722 Pa ≈ 9,2.10^4 Pa
Cette réponse est donc fausse.
F. Toutes les réponses sont fausses.
Cette réponse est incorrecte car la réponse C est vraie.