--- niveau: "4eme" discipline: "physique-chimie" theme_bo: "Organisation et transformation de la matière" chapitre: 1 titre: "La composition de l'air" duree_heures: 2 prerequis: [] competences_bo: - "Décrire la constitution et les états de la matière" - "Distinguer corps pur et mélange" competences_socle: - "D1.3 — Langages scientifiques" - "D4 — Systèmes naturels et techniques" mots_cles: - atmosphère - air - diazote - dioxygène - mélange - corps pur - molécule eval_diagnostique: "QCM H5P diagnostic" eval_formative: "Exercices composition de l'air et représentations moléculaires" eval_sommative: "QCM H5P composition de l'air" --- # Chapitre 1 — La composition de l'air > *M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4ème* > ![[atmosphere-terrestre-ISS-lune.jpg|498]] --- ## Objectifs et compétences **Repères du programme de cycle 4 (BO 2020)** : - Décrire la constitution et les états de la matière - Distinguer corps pur et mélange **Compétences du socle** : - D1.3 : Utiliser les langages scientifiques (formules chimiques) - D4 : Systèmes naturels et techniques **À la fin de ce chapitre, l'élève sait** : - [ ] Citer la composition de l'air (N₂ 78%, O₂ 21%) - [ ] Distinguer un corps pur d'un mélange - [ ] Représenter les molécules de N₂ et O₂ (modèle de sphères) --- ## 1. L'atmosphère de notre Terre L’**atmosphère terrestre** est l’enveloppe de gaz qui entoure la Terre. Elle se raréfie progressivement avec l’altitude et se prolonge bien au-delà de **100 km**. Cette altitude est une **limite conventionnelle de l’espace** (ligne de Kármán), pas le sommet de l’atmosphère. ### Rôle de l'atmosphère Notre atmosphère protège la planète : - de nombreux petits **météoroïdes**, qui peuvent être freinés et se désagréger dans l’atmosphère ; certains fragments atteignent toutefois le sol - du **rayonnement solaire** dangereux (UV, rayons X…) > **Exemple local** : À La Réunion, l'atmosphère tropicale est particulièrement humide. Pendant la saison cyclonique (novembre à avril), la composition de l'air peut varier localement avec une concentration plus élevée en vapeur d'eau et en aérosols marins. --- ## 2. Composition de l'atmosphère terrestre L'air **n'est pas un corps pur** — c'est un **mélange de plusieurs gaz** : | Gaz | Formule | Proportion | |-----|---------|-----------| | Diazote | N₂ | **78 %** | | Dioxygène | O₂ | **21 %** | | Gaz nobles (argon…) | — | 0,93 % | | Dioxyde de carbone | CO₂ | **environ 0,04 %** (valeur arrondie, variable avec le temps) | > **À retenir** : l'air est composé d'environ **4/5 de diazote** et **1/5 de dioxygène**. --- ## 3. Représentation des molécules ### Diazote N₂ - 2 atomes d'azote liés - Représenté par **2 sphères bleues** - 78 % ≈ **4 molécules sur 5** dans l'air ### Dioxygène O₂ - 2 atomes d'oxygène liés - Représenté par **2 sphères rouges** - 21 % ≈ **1 molécule sur 5** dans l'air ### Modèle de bouteille d'air | Bouteille | N₂ | O₂ | Total | |-----------|----|----|-------| | 5 molécules | 4 (bleues) | 1 (rouge) | 5 | | 20 molécules (×4) | 16 (bleues) | 4 (rouges) | 20 | --- ## Bilan — Ce qu'il faut retenir - L’atmosphère est une enveloppe gazeuse qui se raréfie progressivement ; **100 km** est une limite conventionnelle de l’espace - L'air = **mélange de gaz** (pas un corps pur) - Composition : **~4/5 N₂** + **~1/5 O₂** + traces (CO₂, gaz nobles) - Les molécules de l'air sont principalement **diatomiques** (N₂, O₂) > Les proportions du tableau concernent l’**air sec**. Les couleurs des modèles moléculaires sont une convention : azote bleu, oxygène rouge. Les atomes ne possèdent pas ces couleurs à l’échelle du modèle. --- ## Erreurs fréquentes à éviter - **Confondre corps pur et mélange** : l'air n'est PAS un corps pur, c'est un mélange de gaz (N₂, O₂, CO₂, etc.). Un corps pur ne contient qu'une seule espèce chimique (ex : eau distillée) - **Dire que l'air est un corps pur** : l'air contient au moins 4 gaz différents — c'est donc un mélange - **Oublier les gaz nobles dans la composition** : argon (0,93 %), CO₂ (environ 0,04 %) et autres gaz traces font partie de l'atmosphère, même s'ils représentent moins de 1 % --- ## Différenciation - **Remédiation** : à partir d'un diagramme circulaire de la composition de l'air, colorier les parts correspondant à chaque gaz et écrire leur proportion. Classer ensuite une liste de substances en "corps pur" ou "mélange" - **Approfondissement** : rechercher comment la composition de l'atmosphère a évolué depuis la formation de la Terre (atmosphère primitive vs actuelle) et présenter les résultats sous forme de frise chronologique --- ## Documents pour le QCM d’entraînement Le QCM associé est un **entraînement documentaire**, pas un contrôle des seuls pourcentages de l’air. Les informations suivantes servent aussi aux chapitres sur les gaz et les molécules. - La **troposphère** est la couche basse où se produit l’essentiel de la météo. Son épaisseur varie selon la latitude et la saison ; **12 km est un ordre de grandeur**, pas une frontière partout identique. - Dans la **stratosphère**, l’ozone O₃ absorbe une partie des ultraviolets solaires. Une molécule O₃ contient trois atomes d’oxygène. - La température de l’air diminue **en moyenne d’environ 6 à 7 °C par kilomètre** dans la troposphère. Ce gradient moyen n’est pas le gradient adiabatique sec ; des inversions locales existent. - La pression atmosphérique est une **force par unité de surface**, liée au poids de l’air au-dessus. Elle diminue généralement avec l’altitude. Dans l’air sec bien mélangé de la troposphère, les proportions de N₂ et O₂ restent approximativement les mêmes. - Un **anticyclone** est une zone de haute pression ; le temps est souvent stable, mais des nuages bas ou du brouillard sont possibles. Une **dépression** est une zone de basse pression. - Un cyclone tropical peut être alimenté par les transferts d’énergie de l’océan chaud et la condensation de la vapeur d’eau. Dans l’**hémisphère sud**, ses vents tournent globalement dans le **sens horaire**, vus du dessus. - Un véhicule électrique n’émet pas de gaz d’échappement à l’usage, mais l’usure des pneus, des freins et de la chaussée produit encore des particules. L’électricité et la fabrication ont aussi un bilan environnemental. Sources : [NASA — couches atmosphériques](https://science.nasa.gov/earth/earth-atmosphere/earths-atmosphere-a-multi-layered-cake/), [NOAA — CO₂](https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html), [NOAA — gradients](https://www.noaa.gov/jetstream/appendix/weather-glossary-l), [Géorisques — cyclones](https://www.georisques.gouv.fr/glossaire/cyclone), [ADEME — particules hors échappement](https://www.ademe.fr/presse/communique-national/plus-de-la-moitie-des-particules-fines-emises-par-les-vehicules-routiers-recents-ne-proviennent-plus-de-lechappement/). ## Ressources associées - H5P QCM : voir `../sources/ch01-atmosphere/` - Photographie illustrative : `../sources/ch01-atmosphere/atmosphere-terrestre-ISS-lune.jpg` - [[devoir-4eme-grandeurs-atmosphere|Devoir grandeurs et atmosphère]] - [[liens-web-s1-4eme|Liens web S1]] — vidéo atmosphère ## Navigation - Suivant : [[4e-02-etude-des-gaz-pression|Ch.2 — Pression]] - Voir aussi : [[4e-03-atomes-et-molecules|Ch.3 — Atomes et Molécules]] (représentations moléculaires) - [[4-INDEX|Index 4eme]]