Comportement des Comportement des gazgaz

4 variables sont nécessaires pour 4 variables sont nécessaires pour définir le comportement des gaz.définir le comportement des gaz.Pression (P):Pression (P): dépend du nombre de collisions dépend du nombre de collisions des particules de gazdes particules de gaz

Température (T): Température (T): est une mesure de est une mesure de l’énergie cinétique des particulesl’énergie cinétique des particulesVolume(V): Volume(V): correspond à l’espace occupé correspond à l’espace occupé par le gazpar le gaz

Quantité de gaz (n):Quantité de gaz (n): correspond au nombre de correspond au nombre de particules contenues dans l’échantillon de gazparticules contenues dans l’échantillon de gaz

Normes relatives aux conditions Normes relatives aux conditions d’étude des gazd’étude des gaz

TPNTPN: température et pression normales: température et pression normales

00oo C et 101,3 kPa C et 101,3 kPa

TAPNTAPN: température ambiante et pression : température ambiante et pression normalenormale

2525oo C et 101,3 kPa C et 101,3 kPa

Étude du comportement des gazÉtude du comportement des gaz

Expérimentalement, les variables seront Expérimentalement, les variables seront étudiées 2 à 2. (ex. pression et volume)étudiées 2 à 2. (ex. pression et volume)

Les 2 variables qui ne font pas partie de Les 2 variables qui ne font pas partie de l’étude devront rester constantes. (ex. l’étude devront rester constantes. (ex. température et nombre de moles)température et nombre de moles)

Relation pression - volumeRelation pression - volume

Loi de Boyle-MariotteLoi de Boyle-Mariotterelation entre la pression et le volumerelation entre la pression et le volume

Volume

Pression

À température constante, le volume d’une masse de gaz est inversement proportionnel à la pression.

p1V1 = p2V2

http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/documents/Flash/pression/pression.swf

Exemple: Une seringue contient 120,0 ml de gaz aux Exemple: Une seringue contient 120,0 ml de gaz aux conditions ambiantes de température et de pression. Si on conditions ambiantes de température et de pression. Si on réduit le volume à 80,0 ml, quelle sera la nouvelle pression?réduit le volume à 80,0 ml, quelle sera la nouvelle pression?

P1 = 101,3 kPaV1 = 120,0 ml P2 = ?V2 = 80,0 ml

P1V1 = P2V2

P2 = 151,95 kPa = 152 kPa

Relation température - volumeRelation température - volume

Échelle des degrés absolusÉchelle des degrés absolus

Dans cette échelle:Dans cette échelle:– le zéro absolu correspond à la température le zéro absolu correspond à la température

théorique pour laquelle le volume d’un gaz théorique pour laquelle le volume d’un gaz serait égal à zéroserait égal à zéro

– un intervalle de 1un intervalle de 1ooC équivaut à 1C équivaut à 1ooKK– les zéros de ces échelles se trouvent à un les zéros de ces échelles se trouvent à un

intervalle de 273 unités l’un de l’autreintervalle de 273 unités l’un de l’autre

Donc: Donc: o o K = K = o o C + 273C + 273

Loi de CharlesLoi de Charlesrelation entre la température et le volumerelation entre la température et le volume

À pression constante, le volume d’une masse À pression constante, le volume d’une masse déterminée de gaz est déterminée de gaz est directementdirectement proportionnelproportionnel à sa température exprimée en à sa température exprimée en degrés Kelvin (degrés Kelvin (ooK)K)

2

2

1

1

T

V

T

V

Exemple:Exemple: Un ballon d’anniversaire est gonflé à une Un ballon d’anniversaire est gonflé à une température de 25température de 25ooC. Son volume est alors de 3,25 L. On C. Son volume est alors de 3,25 L. On l’installe ensuite dehors où la température est de -20l’installe ensuite dehors où la température est de -20ooC. Quel C. Quel sera alors son nouveau volume?sera alors son nouveau volume?

T1 = 25oC = 298oK

V1 = 500 ml

T2 = -20oC = 253oK

V2 = ?

Relation pression - températureRelation pression - température

À volume constant, la À volume constant, la pression d’une masse de pression d’une masse de gaz augmente avec la gaz augmente avec la température.température.

La pression est donc La pression est donc proportionnelle à la proportionnelle à la température exprimée en température exprimée en ooK.K.

2

2

1

1

T

p

T

p

Lorsque la température augmente, les molécules Lorsque la température augmente, les molécules possèdent plus d’énergie et bougent plus rapidement. possèdent plus d’énergie et bougent plus rapidement. Le nombre et la force des collisions seront donc Le nombre et la force des collisions seront donc augmentés.augmentés.

Relation volume – quantité de Relation volume – quantité de gazgaz

Loi de Gay-Lussac (1808)– Des volumes de réactifs et de produits gazeux , aux

mêmes conditions de température et de pression sont toujours des rapports simples de nombres entiers.

Loi d’Avogadro (1860)– À température et pression constantes, le volume d’un gaz À température et pression constantes, le volume d’un gaz

est directement proportionnel au nombre de moles du gaz.est directement proportionnel au nombre de moles du gaz.

Selon la théorie cinétique, lorsqu’on augmente le nombre de particules de gaz, le nombre de collisions augmente, ce qui a pour effet d’augmenter la pression. Le volume augmente en conséquence si l’on maintient la pression constante.

À température et pression constantes, l’espace occupé par une molécule de gaz est toujours le même peu importe la nature du gaz. Donc, si je double le nombre de molécules, l’espace occupé double aussi.

Volume molaire d’un gaz

C’est le volume qu’occupe une mole de gaz, quelle soit sa nature, à une température et une pression données. (en L/mol)

À TPN: une mole occupe un volume de 22,4 L

À TAPN: une mole occupe un volume de 24,5 L

Loi générale des gaz

Dans la réalité, il est très rare que seuls deux paramètres varient en même temps.

Résous les problèmes suivants Résous les problèmes suivants par simple raisonnement. Justifie par simple raisonnement. Justifie

ta réponse.ta réponse.

À une température de 12À une température de 12ooC (285C (285ooK), une bombe aérosol K), une bombe aérosol

contient 325 ml de gaz propulseur à 445 kPa. Quel volume contient 325 ml de gaz propulseur à 445 kPa. Quel volume

le gaz occupera-t-il s’il est projeté dans l’environnement où le gaz occupera-t-il s’il est projeté dans l’environnement où

la température est de 21la température est de 21ooC et la pression de 101 kPa?C et la pression de 101 kPa?

– A) 100 mlA) 100 ml– B) 325 mlB) 325 ml– C) 1,5 LC) 1,5 L

Un ballon aéronautique a été conçu pour être Un ballon aéronautique a été conçu pour être

complètement rempli (100 000 L) à 10 km d’altitude. À complètement rempli (100 000 L) à 10 km d’altitude. À

cette hauteur, la pression atmosphérique est de 30 kPa et cette hauteur, la pression atmosphérique est de 30 kPa et

la température de – 40la température de – 40ooC (233C (233ooK). On te consulte pour K). On te consulte pour

connaître le volume d’hélium à placer dans le ballon à son connaître le volume d’hélium à placer dans le ballon à son

départ du sol où la pression est de 100 kPa et la départ du sol où la pression est de 100 kPa et la

température est de 20température est de 20ooC.C.

– A) 38 000 LA) 38 000 L– B) 100 000 LB) 100 000 L– C) 420 000 LC) 420 000 L

La loi générale des gaz met donc en relation les quatre paramètres (volume, pression, température, quantité) afin de prévoir le comportement d’un gaz si plusieurs de ces paramètres varient en même temps.

Elle permet de comparer une situation initiale et une situation finale.

Où:p1 = pression de la première situation V1 = volume initial n1 = nombre de mole au début T1 = température initiale en oKp2 = pression de la deuxième situation V2 = volume final n2 = nombre de mole à la fin T2 = température finale en oK

Exemple:Exemple: Un ballon qui contient 1,30 mole de diazote gazeux à 20,0 oC, occupe un volume de 16,0 L à une pression de 99,3 kPa. Quelle sera la pression si on augmente la température à 50,0 oC, qu’on diminue le volume de 5,0 L et qu’on ajoute 0,40 mole de dioxygène?

p1 = 99,3 kPaV1 = 16,0 Ln1 = 1,30 molT1 = 20,0 oC = 293,0oKp2 = ?V2 = 16,0 – 5,0 = 11,0 Ln2 = 1,30 + 0,40 = 1,70 molT2 = 50,0 oC = 323,0 oK

p2 = 208 kPa

Loi des gaz parfaits

Elle met en relation les quatre paramètres afin de déterminer les caractéristiques d’un gaz à un moment précis. (situation unique)