Hélium et azote

[invitec47b12fc]

Bonjour,

Je dois faire une expérience de physique demain, et aujourd'hui j'ai quelques questions à résoudre pour préparer mon expérience et comprendre correctement ce qui va se passer.

Je vous résume rapidement la partie de l'expérience qui nous intéresse :

- On insère de l'hélium dans un ballon.
- On met le ballon dans de la vapeur d'eau à 100°C, on laisse l'hélium excédentaire quitter le ballon. Ensuite, on ferme le ballon. (On a également mesurer la pression atmosphérique du laboratoire)
- On plonge à présent le ballon dans de la glace à 0°C et on mesure la nouvelle pression obtenue.

Le but de cette expérience est (pour les deux premiers points) de déterminer la constante linéraire reliant p et T puis d'en déduire la température du zéro absolu.

Et la question sur laquelle je bute est...
- "Pourquoi utilise-t-on de l'hélium et non de l'azote pour déterminer la constante de température ?"

J'ai bien cherché les propriétés de l'un et de l'autre mais sans rien trouver de vraiment pertinent...

Des idées ? Suggestions ?
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Vous avez raison. On peut utiliser (presque) n’importe quel gaz.
Peut-être qu’on utilise de hélium pour montrer qu’on est riche et pour gaspiller cette ressource de plus en plus chère et qui se raréfie (on l’extrait du gaz naturel).

Je ne sais pas si vous avec compris qu’il ne s’agit pas d’un ballon de baudruche, mais d’un récipient rigide.
Au revoir.

[invitec47b12fc]

Bonjour,

Oui oui aucun problème j'avais compris, le ballon de baudruche ne tiendrait assurémet pas très longtemps !

Ma foi, je crois que je vais devoir laisser cette question sans réponse

Merci quand même

[Resartus]

En théorie, l'helium étant le gaz qui qui a les interactions interatomiques les plus faibles et donc la temperature d'ébullition la plus basse (4,2K) est celui qui est le plus "parfait" à 0°C, alors que l'azote, avec une ébullition à 77,4 K sous 1 atmosphère (moins dans les conditions de votre manip où la pression sera seulement de 0,7 atm) l'est un peu moins
Mais, franchement, à moins d'une manip ultra soigneuse et quasi impossible sauf labo spécialisé, vous n'allez pas voir de différence. D'autant que l'azote fait quand même partie des gaz "presque" parfaits
Peut-être y aurait-il un effet net si on utilisait le gaz carbonique, et encore...

Pour être rigoureux, on devrait d'ailleurs prendre en compte également l'adsorption par les parois du récipient, et là ,c'est plutôt l'hélium qui serait "mauvais" car son atome est plus petit et pénètre plus facilement dans les mailles

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec47b12fc]

Super, merci beaucoup !

Je pense que c'est exactement ce que le professeur attend, car les trois questions précédentes étaient "Quelle idéalisation est réalisée lorsque l'on parle de gas parfaits ? " / "Donner une description mécanique de la température" / "Comparer les points d'ébullition de l'azote et de l'hélium".

Et je dois préciser qu'on est effectivement en labo spécialisé, les mesures sont généralement très précises

Merci et bonne soirée !

[invite6dffde4c]

Re.
Entre 0°C et 100°C, à la pression atmosphérique (presque) tous les gaz sont (presque) parfaits.
Et à basse température, le droites qui donnent P(T) ne sont plus des droites (sauf, peut-être pour l’hélium).
La seule justification d’utiliser un gaz noble serait pour la mesure du coefficient adiabatique car il est différent pour les gaz monoatomiques.

L’expérience que vous décrivez a été faite bien avant que la cryogénie apparaisse. Si non il aurait fallu attendre la liquéfaction des gaz pour déterminer le zéro absolu.
A+