Exercice 1 - Oxygénothérapie et loi des gaz parfa… · Bac ST2S Chimie, Biologie et Physiopathologie Humaines Métropole 2025

Partie Chimie

Le tabagisme

Les exercices sont indépendants.

Exercice 1: La fumée de cigarette

La fumée de cigarette contient de nombreux produits hautement cancérigènes, dangereux pour le fumeur mais aussi pour son entourage.

L'acroléine, molécule présente dans la fumée de cigarette est un irritant majeur. Sa formule topologique est donnée ci-contre.

Document: Oxygénothérapie et loi des gaz parfaits

L’oxygénothérapie désigne un traitement médical qui consiste à apporter du dioxygène par les voies respiratoires en cas de diminution des capacités pulmonaires, de façon à rétablir un taux normal de dioxygène dans le sang.

Le dioxygène peut être considéré comme un gaz parfait et suit la loi:

$$P \times V = n \times R \times T$$

$P$: pression du gaz en $\mathrm{Pa}$

$V$: volume du gaz en $\mathrm{m^3}$

$n$: quantité de matière du gaz en $\mathrm{mol}$

$T$: température du gaz en $\mathrm{K}$

$R$: constante des gaz parfaits ($R = 8{,}314\ \mathrm{Pa\cdot m^3\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}$)

Données:

$1{,}0\ \mathrm{bar} = 1{,}0 \times 10^5\ \mathrm{Pa}$; $1\ \mathrm{L} = 0{,}001\ \mathrm{m^3}$

$T\ (\mathrm{K}) = \theta\ (^\circ\mathrm{C}) + 273{,}15$ où $\theta$ représente la température en degrés Celsius.

Une patiente bénéficiant d’oxygénothérapie dispose d’une bouteille de dioxygène portable de $2{,}0\ \mathrm{litres}\ (\mathrm{L})$, à la pression $P = 100\ \mathrm{bars}$, à la température de $20\ ^\circ\mathrm{C}$.

6.

Montrer que la quantité de matière de dioxygène contenue dans la bouteille comprimée est voisine de $8{,}2\ \mathrm{mol}$.

7.

En déduire que le volume de dioxygène utilisable à la sortie de la bouteille à la pression de $1{,}013 \times 10^5\ \mathrm{Pa}$ est de l’ordre de $200\ \mathrm{L}$ à la température de $20\ ^\circ\mathrm{C}$.

8.

La patiente doit maintenir en permanence un débit de dioxygène de $1{,}5\ \mathrm{L\cdot min^{-1}}$ à la pression de $1{,}013 \times 10^5\ \mathrm{Pa}$. Calculer la durée d’utilisation de la bouteille.