Lois PHY_2013_v1 00

Lois PHYSIQUE 2013 V.1.00
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Sommaire
1 Principe d’Archimède, Densité ......................................................................................................... 2
1.1 Loi .............................................................................................................................................. 2
1.2 Application : ............................................................................................................................... 2
2 Mariotte, Boyle, Charles, Gay Lussac, Van der Waals ..................................................................... 2
2.1 Loi de Gay Lussac ..................................................................................................................... 2
2.1.1 Enoncé ............................................................................................................................... 3
2.2 Loi de Boyle-Mariotte ................................................................................................................. 3
2.3 Loi de Charles ........................................................................................................................... 4
2.3.1 Enoncé ............................................................................................................................... 4
2.3.2 Représentation graphique .................................................................................................. 4
2.3.3 Non linéarité de Boyle Mariotte .......................................................................................... 7
2.3.4 Origine moléculaire des déviations .................................................................................... 7
2.4 Equation de Van der Waals ...................................................................................................... 7
2.4.1 Facteur de compressibilité ................................................................................................. 8
3 Dalton ............................................................................................................................................... 9
3.1 Enoncés .................................................................................................................................... 9
3.2 Application ................................................................................................................................. 9
4 LOI de HENRY ............................................................................................................................... 10
4.1 ENONCE ................................................................................................................................. 10
4.2 Saturation, sursaturation, sous saturation ............................................................................... 11
4.2.1 SATURATION .................................................................................................................. 11
4.2.2 SURSATURATION .......................................................................................................... 11
4.2.3 SOUS-SATURATION ...................................................................................................... 11
5 Notion sur l’acoustique ................................................................................................................... 11
5.1 L’onde sonore .......................................................................................................................... 12
5.2 Application ............................................................................................................................... 12
6 Notion d’optique .............................................................................................................................. 13
6.1 Absorption des couleurs .......................................................................................................... 13
6.2 Réfraction de la lumière .......................................................................................................... 14
6.2.1 Définitions ........................................................................................................................ 14
6.2.2 Construction géométrique de l’angle de réfraction .......................................................... 15
6.2.3 Démonstration .................................................................................................................. 16
6.3 Agrandissement des objets ..................................................................................................... 17
6.3.1 Rappel physiologique de la structure de l’œil ................................................................... 17
6.3.2 Déviation des rayons lumineux à l’interface eau/verre/air ................................................ 18
6.3.3 Application ........................................................................................................................ 18

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1 Principe d’Archimède, Densité
ARCHIMEDE, savant de l'antiquité né à Syracuse (287 à 212 av J.-C.), inventeur de la vis sans fin, de la
poulie mobile, de la roue dentée, du levier, et du principe portant son nom trouvé en prenant son bain..
Dans l'enthousiasme de cette découverte, il aurait déclaré "Eurêka!" (J’ai trouvé!).
1.1 Loi
Tout corps plongé dans un fluide (liquide) reçoit de la part de celui ci une poussée verticale, dirigée de bas
en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé
Poids apparent = Poids réel – Poussée d’Archimède
1.2 Application :
Gilet de stabilisation, parachute de remontée, écrasement de combinaison, niveau de flottabilité.
2 Mariotte, Boyle, Charles, Gay Lussac
2.1 Loi de Gay Lussac
Au XVIII
ème
siècle, les travaux de Boyle, Mariotte et Charles ont permis de mieux cerner les relations entre
pression, températures et volumes occupés par un gaz au repos.
Boyle et Mariotte s’intéressant surtout au volume en fonction de la pression, Charles, à la pression en
fonction de la température à volume constant et Gay-Lussac au volume. en fonction de la température à
pression constante.
La Loi de Gay-Lussac
Louis Joseph Gay-Lussac (Saint-Léonard-de-Noblat, 6 décembre 1778 – Paris, 9 mai 1850) était un
chimiste et physicien français, connu pour ses études sur les propriétés des gaz..
En 1802, il découvrit la loi de dilatation des gaz et, quelques années plus tard, les lois
volumétriques qui portent aujourd'hui son nom. Ces dernières stipulent que les gaz se mélangent
entre eux selon des rapports volumétriques simples.
Poids Apparent
Poussée Archimède
Poids Réel

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2.1.1 Enoncé
A pression constante, le volume occupé par un gaz est proportionnelle à sa température absolue.
2.2 Loi de Boyle-Mariotte
MARIOTTE, physicien et chimiste irlandais (1627, 1691), il énonça la loi de compressibilité des gaz, défini
l’élément chimique et découvrit le rôle de l’oxygène dans la combustion.
La loi s’exprime de la façon suivante pour les gaz parfait.
Sont appelés gaz parfaits les gaz satisfaisant la proposition suivante :
Un gaz parfait est constitué de particules ponctuelles
*
qui n'interagissent pas entre elles
T° constante, le volume occupé par un gaz est inversement proportionnel à la pression de ce gaz
A T° constante, la pression d’un gaz est inversement proportionnelle au volume occupé par ce gaz
A T° constante
Pression x Volume = constante
0 1 2 3 4 5 6 (bar)
(L)
60
50
40
30
20
10
0 1 2 3 4 5 6 (bar)
(L)
60
50
40
30
20
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2.3 Loi de Charles
Jacques Charles (Jacques Alexandre César Charles) né à Beaugency (bords de Loire) le 12 novembre
1746 et mort le 7 avril 1823 à Paris, était un chimiste, physicien et également le premier à faire voler un
ballon à gaz gonflé à l'hydrogène.
En 1787, il fut le premier à formuler la « loi de la dilatation des gaz ». Mais il ne publia pas ses résultats et
quinze ans plus tard, en 1802 que le chimiste Louis-Joseph Gay-Lussac compila les résultats que Charles
avait obtenus, les compara aux siens et formula la loi qui porte son nom, loi de Gay-Lussac
2.3.1 Enoncé
Cette loi exprime la relation entre pression et température (à volume constant) d’un gaz (parfait) ou la
relation entre volume et température (à pression constante).
A volume constant, la pression du gaz augmente avec la température de la façon suivante si la température
T est exprimée en kelvin
T2
(k)
Pression
(T2)
= Pression
(T1)
x -----
T1
(k)
A pression constante, le volume occupé par le gaz augmente avec la température de la façon suivante si la
température T est exprimée en kelvin
T2
(k)
Volume
(T2)
= Volume
(T1)
x --------
T1
(k)
2.3.2 Représentation graphique
( T)
(V)
(P)
0 K
Courbes P = f(T), V =cte

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Pour votre culture
En composant les deux lois, nous arrivons à une forme globale.
P.V = αT
P.V = n.R.T
P : Pression en Pascal
V volume en m
3
n = nombre de mole de gaz (quantité normalisée de molécules de gaz)
(pour n = 1, v =22,4l)
R = constante = 8,31448J/mole/K
T = température en Kelvin
En pratique cette loi est viable au température et pression normale.
C’est la loi des gaz parfaits
Hors nous utilisons des gaz à des pressions très éloignées de la pression atmosphérique