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Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre, c'est-à-dire qu’un gaz tend à occuper tout le volume disponible. L’approche la plus simple de l’idée de gaz est le gaz parfait. Dans ce modèle, les entités formant le gaz n'ont pas d'attraction entre elles. À basse pression, les gaz réels ont des propriétés semblables qui sont relativement bien décrites par le modèle du gaz parfait. En réalité, aux CNTP, les molécules de gaz exercent une faible force d'attraction entre elles. La masse volumique d'un corps pur atteint son minimum à l'état gazeux. Elle décroît sous l'effet d'une baisse de pression (loi de Gay-Lussac et loi de Charles) ou d'une hausse de la température.

Equation des gaz parfaits

Ce modèle a été développé au XIXe siècle. La loi d'Avogadro, découverte en 1811, établi la relation entre la pression, le volume et la température de manière indépendante de la nature du gaz. De nombreux gaz réels vérifient avec une excellente approximation le modèle du gaz parfait, dans les conditions normales. C'est le cas des gaz principaux de l'air, le diazote et le dioxygène. Gay Lussac regroupa les lois développées précédemment en découvrant R, la constante des gaz parfaits. Il proposa l’équation des gaz parfaits que l'on écrit souvent :

PV=nRT

Dans laquelle : P = Pression du Gaz, V= Volume, T = Température en Kelvin, n = Nombre de moles, R = Constante des gaz parfaits R = 8.314 J.K-1.mol-1

Loi d'Avogadro

À température et pression constantes, le nombre de molécules, ou le nombre de moles de gaz contenu dans un volume donné est le même quel que soit le gaz

Pression

La pression est une notion physique fondamentale déjà abordé précédemment. Envisageons maintenant son impact sur les gaz.

effets de la pression sur le volume

Cet effet est exprimé par la Loi de Boyle et Mariotte : A température constante, pour un gaz parfait, le volume d’une masse gazeuse varie en raison inverse de sa pression.

 PVCst

P1.V1 = P2.V2

Mélange de gaz, pression partielle

Le comportement des mélanges de gaz nous est donné pa la Loi de Dalton : la pression partielle de chaque gaz constituant un mélange de gaz, est la pression qu'exercerait ce gaz s'il occupait seul tout le volume occupé par le mélange. Dans le cas d'un gaz parfait, la pression totale exercée par un mélange est égale à la somme des pressions partielles des constituants. C'est une conséquence de l'équation des gaz parfaits pour laquelle l'état d'un gaz ne dépend que du nombre de molécules, et non de leur nature chimique:

add gaz

Température

La température est une notion physique fondamentale déjà abordé précédemment. Envisageons maintenant son impact sur les gaz.

Effet de la température sur le volume

La première loi de Charles et Gay-Lussac exprime cet effet : À pression constante, le volume d'un gaz est directement proportionnel à la température exprimée en Kelvin. 

  VTCst

effet de la température sur la pression

La deuxième loi de Charles et Gay-Lussac exprime cet effet : La pression d'un gaz est directement proportionnelle à la température absolue (Kelvin).

PTCst

 

Courbe PV.

 

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jeudi, juin 22, 2017