Objectifs
Il s'agit ici de mettre en évidence certaines propriétés de l'air, telles que son caractère pesant, sa compressibilité, son élasticité... « L'air a-t-il une masse? A-t-il un volume propre ? ».
Matériel nécessaire
- un ballon de football
- une balance numérique de précision (au moins 0,1 g)
- une valve de vélo
- une pompe à vélo
- un long tuyau en plastique
- une éprouvette graduée la plus grande possible
- une cuve à eau
| | En introduction Expérience n° 1 : l'air est pesant. Peser un ballon de football, bien gonflé, sur la balance ; libérer un peu de son air (environ 1 litre) dans l'éprouvette graduée retournée sur la cuve à eau, puis peser à nouveau le ballon.  On peut choisir autre chose que le ballon de football (cloche à vide en plastique, bouteille en plastique de 5 litres percée…) pourvu que le volume de l'objet soit constant (pas de ballon de baudruche). Pour indication, la masse volumique de l'air varie suivant la température, la pression et l'humidité. À 20 °C et à pression normale de 1 013 hPa, la masse volumique d'un air sec est de 1,204 g/l, et à 0°C, de 1,292g/l. Les conditions expérimentales étant incertaines (mesure de volume peu précise, température de l'eau non mesurée…), dépasser en précision l'ordre de grandeur de 1g/l est illusoire.
Expérience n° 2 : dilatation de l'air. Une bouteille en plastique, pleine d'air, est munie d'un ballon de baudruche et exposée au soleil. Après quelques dizaines de secondes, le ballon commence à se gonfler (photo 1). Le phénomène de dilatation de l'air est beaucoup plus rapide et important si la bouteille est peinte en noir.  Si la bouteille est ensuite immergée dans l'eau glacée, il y a rétractation de l'air et le ballon pénètre à l'intérieur de la bouteille (photo 2).  Expérience n° 3 : compression, détente et élasticité de l'air. De l'air enfermé dans une seringue peut être comprimé ou détendu. Au cours de ces manipulations, l'opérateur ressent l'élasticité manifestée par l'air.  | |
