Peser une bouteille

[flashstryker]

Je me pose une grande question, dans ma quête de la compréhension

Une balance ne peut mesurer la masse qu'en mesurant le poids et en divisant par g (selon P=mg) puisque le seul moyen de mesurer de la balance est de mesurer l'affaissement de son plateau en fonction de la force poids exercée dessus... Mais on pèse très souvent des bouteilles pleines d'air en les comparant avec des bouteilles vidées de leur air pour en conclure que l'air a une masse. Soit. Mais comment la balance peut-elle peser les molécules des gaz dans la bouteille, puisqu'ils ne sont pas solidaires de cette bouteille? Peser un solide, oui, puisqu'il appuye en toute logique sur le plateau... Mais les molécules de gaz flottent au milieu, s'entrechoquant certes, mais sans peser sur le fond de la bouteille. La seule différence remarquable pourrait être une différence de poids due à une nouvelle force: la force pressante exercée par quelques molécules rencontrant perpendiculairement le fond de la bouteille... E.t dans ce cas là, ce ne serait pas un poids qui serait mesuré mais la pression

Un problème similaire que je ne comprends pas c'est: la pression est due aux chocs des différentes molécules dotées de leur propre vitesse et leur propre énergie cinétique... Mais on dit aussi que la pression atmosphérique est due à la colonne d'air se trouvant au-dessus de notre tête... La encore... Comment est-ce possible? Puisque les molécules de l'exosphère, par exemple, sont loin d'être en contact avec nous... Encore, que l'on dise cela d'un liquide, je saisirais, puisque les molécules du liquide sont liées par des forces (faibles, certes), mais là...

Voila ça me trottinait dans la tête depuis un bout de temps et je me tourne vers Futurascience dans l'espoir de me libérer de cette interrogation fort dérangeante
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[vanos]

Un petit bonjour et un petit merci n'auraient pas fait de mal.
Cela dit, pense à la loi d'Archimède : tout plongé dans fluide...... or l'air est un fluide, je te laisse conclure.

[phys4]

Mais on pèse très souvent des bouteilles pleines d'air en les comparant avec des bouteilles vidées de leur air pour en conclure que l'air a une masse. Soit. Mais comment la balance peut-elle peser les molécules des gaz dans la bouteille, puisqu'ils ne sont pas solidaires de cette bouteille? Peser un solide, oui, puisqu'il appuye en toute logique sur le plateau... Mais les molécules de gaz flottent au milieu, s'entrechoquant certes, mais sans peser sur le fond de la bouteille. La seule différence remarquable pourrait être une différence de poids due à une nouvelle force: la force pressante exercée par quelques molécules rencontrant perpendiculairement le fond de la bouteille... E.t dans ce cas là, ce ne serait pas un poids qui serait mesuré mais la pression

Les molécules qui se déplacent dans la bouteille subissent aussi la pesanteur, et quand elles heurtent le bord de la bouteille, elles communiquent leur changement d'impulsion. Du fait de leur poids, leur impulsion dans le bas de la bouteille est plus importante dans dans le haut de la bouteille. Vous avez le droit de dire que l'on mesure une pression, mais cette différence de pression c'est bien le poids de l'air dans la bouteille.

Un problème similaire que je ne comprends pas c'est: la pression est due aux chocs des différentes molécules dotées de leur propre vitesse et leur propre énergie cinétique... Mais on dit aussi que la pression atmosphérique est due à la colonne d'air se trouvant au-dessus de notre tête... La encore... Comment est-ce possible? Puisque les molécules de l'exosphère, par exemple, sont loin d'être en contact avec nous... Encore, que l'on dise cela d'un liquide, je saisirais, puisque les molécules du liquide sont liées par des forces (faibles, certes), mais là...

Les molécules transmettent leur impulsion lors des chocs, et donc les couches inférieures de l'atmosphère subissent le poids des couches au dessus. C'est ici que, de proche en proche, la pression augmente depuis le haut de l'atmosphère jusqu'au sol. Ensuite un fluide peut contourner les obstacles et exercent leur pression sur toutes les surfaces quel que soit leur orientation.
Il suffit de raisonner sans s'emballer.

[flashstryker]

Si je comprend bien, l'air est assez dense et est composé de molécules se rencontrant assez fréquemment pour que l'on puisse le comparer à l'eau (avec beaucoup d'interactions des molécules de proche en proche)? Quand à leur poids, que les molécules transmettent à la bouteille par des chocs, n'est-il pas augmenté par leur impulsion qui leur confère une énergie cinétique?


Comme les molécules de l'air possèdent une vitesse de 500 m/s, maintenant que vous le dîtes, en effet je n'ai plus de mal à envisager que les collisions soient fréquentes et à envisager l'air comme un fluide assez semblable à l'eau. Avant en fait je le considérait comme du vide avec quelques molécules très dispersées (genre les proportions de l'atome ou du système solaire, avec beaucoup de vide et peu de chocs).
Erreur de visualisation .
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Tu peux calculer le libre parcours moyen avec la formule générale :



avec n la densité de particule par m³ (n ~ 10²⁵ m^-3) pour l'air et sigma la section efficace, que tu peux prendre en gros égal à la section de la molécule supposée sphérique (pour le diazote r = 0,315 nm).

Si tu divise le libre parcours moyen par la vitesse moyenne, tu auras un ordre de grandeur de la fréquence des choc dans le gaz.

[Dynamix]

Salut

dans ce cas là, ce ne serait pas un poids qui serait mesuré mais la pression

Une balance mesure une force comme tu l' a expliqué au début .
Mais elle ne peut pas mesurer pression .

[flashstryker]

La pression est une force pressante sur une surface, donc la balance peut la mesurer non?

[fabang]

initialement la balance (de Roberval avec ces deux fléaux, d'ou son nom) permet de mesurer la masse et pas le poids.
La balance de Roberval donne le même résultat sur terre ou sur mars/
Les balances électroniques actuelles sont en fait des pesons qui mesure le poids (La force exercée par la gravitation sur une masse).

[flashstryker]

non! la balance mécanique de Roberval ne mesurait pas la masse, elle les comparait... On ne pouvait mesurer avec ni une masse, ni un poids, mais un moment de force (poids). Mais il se trouve qu'a distance égale du point de pivot, on pouvait appréhender la masse de l'objet pesé en rajoutant plus ou moins de kilos de l'autres côté.

[Dynamix]

La pression est une force pressante

Non , la pression n' est pas une force !!!

initialement la balance (de Roberval avec ces deux fléaux, d'ou son nom) permet de mesurer la masse et pas le poids.

Basiquement les balances et les pesons comparent des poids .

[fabang]

Avec une balance de Roberval tu pourras quand même faire une mesure de masse (par comparaison) sur la lune, avec un peson ou une balance à jauge de contrainte c'est mort.

[Dynamix]

sur la lune, avec un peson ou une balance à jauge de contrainte c'est mort.

Il suffit de disposer d' une masse étalon .

[flashstryker]

La définition même de la pression c'est "force pressante exercée par unité de surface" donc si tu prend 1cm², la pression (ne sera pas mais) définira une force sur cette surface...
La pression dans la bouteille définit une force pressante qui s'exerce sur chaque cm² des parois de la bouteille... Non?

[fabang]

Le peson mesure une force exercée sur un ressort, il n'y a pas de comparaison.

[sitalgo]

B'jour,

En apesanteur une Roberval ne mesure rien. Elle compare donc des forces que sont les poids (apparents car faussés par ex par la poussée d'Archimède).

[fabang]

Poussée d'archimède mise à part, cela s'entend car pesons et balances sont toujours sujet à cette erreur.

[flashstryker]

La balance Roberval ne mesure pas, elle compare (ex: avec le kilo étalon)... Le peson oui, mais t'as parlé de la balance Roberval... Elle compare des moments de force (=poids x distance au point de rotation)

[Dynamix]

La définition même de la pression c'est "force pressante exercée par unité de surface"

Très mauvaise définition .
Pression et force sont deux grandeur très différentes qu' il ne faut pas mélanger .
La pression est une grandeur scalaire alors que la force est vectorielle .

On peut dire , par exemple , que la pression est un rapport entre une force et une surface , ou comme Wikipédia :
"Elle correspond à la force par unité de surface ..."

Mais surtout pas qu' elle est une force ceci et ça ....

[flashstryker]

D'accord pour spécifier que la pression correspond a une force par unité de surface et n'"est" pas cette force, pour les puristes, mais si j'ai commencé à en parler c'est bien pour dire que, si elle est une grandeur scalaire, elle engendre pour un corps placé dans la bouteille des forces sur les parois du bas de la bouteille, forces qui, en amenant les molécules à venir frapper violemment (a environ 500 m/s) le bas de la bouteille, s'ajoutent au poids des molécules et devraient fausser la pesée d'une bouteille par une balance....

[Dynamix]

des forces sur les parois du bas de la bouteille

Sur toute la paroi de la bouteille .
Plus en bas du fait de leur poids .

s'ajoutent au poids des molécules et devraient fausser la pesée d'une bouteille par une balance....

Elle ne s' ajoutent , elles sont déjà incluses dans le total des forces "de frappe"

[flashstryker]

Oui, je sais que c'est sur toute la paroi, mais la partie des parois qui nous intéresse dans le cas de la balance est la bas...
Veux-tu dire que parce que les molécules tapent partout, cela s'annule? Peut être est-ce cela. Ca expliquerait des choses:
Ce que je me demande c'est comment le poids de la bouteille pleine d'air peut-il être celui de la somme /bouteille/ + /poids de toutes les molécules d'air/ puisque les molécules d'air qui entrent en contact avec le fond de la bouteille (condition sans laquelle les molécules ne peuvent être pesées car non solidaires de la bouteille) ne peuvent entrer en contact avec le fond que très violemment a 500 m /seconde et ainsi ce ne serait pas leur poids qui seraient mesurer mais /leur poids/ + /la force exercée sur le plateau de la balance par la libération de l'énergie cinétique de la molécule/.

[fabang]

La bouteille est fermée (considérons un cylindre pour faire simple), donc si tu imagines des molécules qui viennent violemment frapper la paroie inférieure (fond) il se passe la même chose avec la paroie supérieure, la légère différence c'est le poids du volume de gaz.

[phys4]

Cela vous semble compliqué, mais c'est très simple.

Prenons un cas particulier : des molécules qui font l'aller retour entre le haut et le bas d'un cylindre à la moyenne de 500m/s
A cause de la pesanteur elles ont un peu plus rapide en bas qu'en haut, s'il leur faut un temps t pour un parcours, elles ont un excès de vitesse gt en bas par rapport à la paroi opposée.
Donc l'impulsion en bas varie 2m(500 + gt) et en haut du cylindre 2m(500), les chocs sont parfaitement élastiques et les molécules gardent leur vitesse moyenne.
Sur un aller retour qui dure 2t , il y a une différence d'impulsion entre le haut et le bas de 2mgt donc une force moyenne = mg exactement le poids de la molécule.

Il est possible de faire un calcul identique pour n'importe quelle trajectoire et montrer que la résultante est le poids des molécules contenues.

[Dynamix]

Veux-tu dire que parce que les molécules tapent partout, cela s'annule?

Sur une surface fermée ∫p.dS = 0 pour une pression p uniforme , vu que le vecteur surface S = ∫dS est nul .
Si ∫p.dS n' est pas nul (égal au poids du fluide) , c' est que p n' est pas uniforme .

Pas besoin de se torturer les méninges avec les molécules qui s' entrechoquent .

[flashstryker]

merci pour vos réponses . Phys4 c'est exactement la réponse qu'il me fallait