Loi de Mariotte

Statique des fluides - Physique-Chimie Spécialité

Exercice 1 : Calculer pression et autonomie (à p donnée) de bouteilles remplies avec un réservoir (loi statique donnée : 1 bar tous les 10 m)

En plongée, pour réduire la durée de gonflage des bouteilles, un réservoir-tampon d’air comprimé de volume \(V_{réservoir}=1\mbox{,}4\:\text{m}^{3}\) est rempli d’air à \(P_{réservoir}=155\:\text{bar}\). Il est relié à \(5\) bouteilles de \(9\:\text{L}\) considérées vides.
La température est constante. Dans l'eau, la pression augmente de \( 1 \) \( \text{bar} \) tous les \( 10 \) \( \text{m} \).

Quelle est la pression finale \(P\) de l’air dans chaque bouteille après remplissage à l'aide du réservoir-tampon ?
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
À \(24\:\text{m}\) de profondeur, quelle sera l’autonomie d’un plongeur embarquant une de ces bouteilles et consommant \(20\:\text{L}\mathord{\cdot}\text{min}^{-1}\) d’air ?
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 2 : Calculer le volume d'oxygène consommé à chaque cycle respiratoire

On mesure la composition du volume d’air respiré par une personne sur \(15\) cycles de respiration.
Le volume d’air total mis en jeu est de \(28,5 L\).
  • Air inspiré : \(N_{2}\) \(78\)%, \(O_{2}\) \(21\)%, \(CO_{2}\) \(0\)%.
  • Air expiré : \(N_{2}\) \(78\)%, \(O_{2}\) \(16\)%, \(CO_{2}\) \(5\)%.
On considère que la température et la pression de l’air inspiré et de l’air expiré sont le mêmes.
Calculer le volume de d'\(O_{2}\) dans l’air inspiré.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer le volume de d'\(O_{2}\) dans l’air expiré.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
En déduire le volume de dioxygène consommé à chaque cycle respiratoire.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 3 : Calculer le changement de pression d'un ballon subissant une réduction de volume avec la loi de Mariotte (V_ini, P_ini,deltaV)

Un sportif gonfle un petit ballon de basket-ball en y introduisant un volume \(V = 5,7 L\) d'air, à la pression \(P = 1071 hPa\).

Calculer la pression de l'air contenu dans le ballon lorsque le sportif l'écrase sous son pied, réduisant ainsi son volume à \(3,4 L\).

On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Question de cours - Fluide, pression, force pressante, température, loi de Mariotte

Quelle est l’unité SI de la pression ?

Exercice 5 : Calculer l'autonomie d'un plongeur avec la loi de Mariotte (loi statique donnée sous la forme 1 bar tous les 10 m)

Un plongeur s’immerge par \(35\:\text{m}\) de fond avec une bouteille contenant \(8\:\text{L}\) d’air comprimé à \(150\:\text{bar}\). À la sortie, un détendeur réduit et ajuste cette pression à la valeur ambiante.
Le plongeur consomme \(19\:\text{L}\mathord{\cdot}\text{min}^{-1}\) d’air. Dans l'eau, la pression augmente de \( 1 \) \( \text{bar} \) tous les \( 10 \) \( \text{m} \).

Calculer le volume que prendrait l'air comprimé à pression atmosphérique.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
Calculer l'autonomie du plongeur en surface (durée maximale de respiration avec la bouteille).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
Calculer la pression que le plongeur subit à \(26\:\text{m}\).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
Calculer le volume que prend l'air comprimé de sa bouteille à cette pression.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
Calculer l'autonomie du plongeur à cette profondeur.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs suivi de l'unité qui convient.
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