Comportement des gaz

Comportement des
gaz
4 variables sont nécessaires pour
définir le comportement des gaz.
Pression (P): dépend du nombre de collisions
des particules de gaz
Température (T): est une mesure de
l’énergie cinétique des particules
Volume(V): correspond à l’espace occupé
par le gaz
Quantité de gaz (n): correspond au nombre de
particules contenues dans l’échantillon de gaz
Normes relatives aux conditions
d’étude des gaz
 TPN: température et pression normales
0o C et 101,3 kPa
 TAPN: température ambiante et pression
normale
25o C et 101,3 kPa
Étude du comportement des gaz
 Expérimentalement, les variables seront
étudiées 2 à 2. (ex. pression et volume)
 Les 2 variables qui ne font pas partie de
l’étude devront rester constantes. (ex.
température et nombre de moles)
Relation pression - volume
Loi de Boyle-Mariotte
relation entre la pression et le volume
Volume
À température constante, le
volume d’une masse de
gaz est inversement
proportionnel à la pression.
p1V1 = p2V2
Pression
http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/documents/Flash/pression/pression.swf
 Exemple: Une seringue contient 120,0 ml de gaz aux
conditions ambiantes de température et de pression. Si on
réduit le volume à 80,0 ml, quelle sera la nouvelle
pression?
P1 = 101,3 kPa
V1 = 120,0 ml
P2 = ?
V2 = 80,0 ml
P1V1 = P2V2
P2 = 152,95 kPa = 153 kPa
Relation température - volume
Échelle des degrés absolus
 Dans cette échelle:
– le zéro absolu correspond à la température
théorique pour laquelle le volume d’un gaz
serait égal à zéro
– un intervalle de 1oC équivaut à 1oK
– les zéros de ces échelles se trouvent à un
intervalle de 273 unités l’un de l’autre
Donc:
oK
=
oC
+ 273
Loi de Charles
relation entre la température et le volume
 À pression constante, le volume d’une masse
déterminée de gaz est directement
proportionnel à sa température exprimée en
degrés Kelvin (oK)
V1 V 2

T1 T 2
 Exemple: Un ballon d’anniversaire est gonflé à une
température de 25oC. Son volume est alors de 3,25 L. On
l’installe ensuite dehors où la température est de -20oC. Quel
sera alors son nouveau volume?
T1 = 25oC = 298oK
V1 = 500 ml
T2 = -20oC = 253oK
V2 = ?
Relation pression - température
 À volume constant, la
pression d’une masse de
gaz augmente avec la
température.
 La pression est donc
proportionnelle à la
température exprimée en
oK.
p1 p 2

T1 T 2
Lorsque la température augmente, les molécules
possèdent plus d’énergie et bougent plus rapidement.
Le nombre et la force des collisions seront donc
augmentés.
Relation volume – quantité de
gaz
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 est directement proportionnel au nombre de moles
du gaz.
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.
 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.
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.
 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 oK
p2 = pression de la deuxième situation
V2 = volume final
n2 = nombre de mole à la fin
T2 = température finale en oK
 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 kPa
V1 = 16,0 L
n1 = 1,30 mol
T1 = 20,0 oC = 293,0oK
p2 = ?
V2 = 16,0 – 5,0 = 11,0 L
n2 = 1,30 + 0,40 = 1,70 mol
T2 = 50,0 oC = 323,0 oK
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)