UNITÉ 5 : Les gaz Flashcards
Lorsqu’on refroidit un flacon de 1L hermétiquement fermé qui contient un gaz, qu’arrive-t-il aux molécules du gaz ?
Leur mouvement ralenti
Théorie cinétique moléculaire
Les molécules se déplacent d’une façon désordonné
L’énergie cinétique moyenne des molécules est proportionnelle à la Température.
# Les molécules des gaz se déplacent en ligne droite entre les collisions.
Loi de Boyle-Mariotte
«La pression d’une quantité donnée de gaz est inversement proportionnelle à son volume, à une température constante»
P¹ x V¹ = P² x V²
À une température constante, le volume d’une certaine quantité de gaz est inversement proportionnel à la pression.
- À température constante,** si le volume d’un gaz diminue**, le nombre de molécules par unité de volume augmente
- Le nombre de collisions contre les parois augmente.
- La pression augmente.
Loi de Gay-Lussac
«La pression d’une quantité donnée de gaz est directement proportionnelle à sa température en kelvins, à un volume constant »
P¹/T¹ = P²/T²
À volume constant, la pression d’un gaz est directement proportionnel à la température absolue en Kelvins.
Si la température augmente, la vitesse des molécules augmente et le nombre de collisions sur les parois augmentent aussi. Afin de maintenir le volume constant, la pression doit augmenter.
Loi de Graham
V¹ / V² = √m²/m¹
Thomas Graham établit, en 1883, une relation mathématique entre la masse et la vitesse d’un gaz.
Loi de Dalton
La pression totale exercée par un mélange de gaz est la somme des pressions individuelles exercées par chacun des gaz.
Pression total = P¹ + P² + P³ + etc…
Une masse donné d’un gaz emprisonné dans un contenant rigide est chauffée de 100°C à 300°C. Qu’arrive-t-il à la pression de ce gaz ?
Elle augmente d’un facteur d’environ un et demi.
Solide
Les forces d’attraction retiennent les atomes ou les molécules dans un certains arrangement (ex: cristaux).
Les positions des particules sont fixes. Il y a très peu de désordre. Le mouvement des particules est restreint: vibration
Plasma
Il n’est visible sur Terre, à l’état naturel, qu’à très haute température, quand l’énergie est telle qu’elle réussit à arracher des électrons aux atomes. On observe alors une sorte de « soupe » d’électrons extrêmement actifs dans laquelle « baignent » des noyaux d’atomes.
Formation du plasma
Dans les conditions usuelles, un milieu gazeux ne conduit pas l’électricité. Lorsque ce milieu est soumis à un champ électrique faible, un gaz pur est considéré comme un isolant électrique parfait, car il ne contient aucune particule chargée libre (électrons ou ions positifs). Mais des électrons libres et des ions positifs peuvent apparaître si on soumet le gaz à un champ électrique de forte intensité ou à des températures assez élevées, si on le bombarde de particules ou s’il est soumis à un champ électromagnétique très intense.
Lorsque l’ionisation est assez importante pour que le nombre d’électrons par unité de volume soit comparable à celui des molécules neutres, le gaz devient alors un fluide très conducteur qu’on appelle plasma.
Théorie cinétique moléculaire des gaz
- Les gaz sont formés de particules extrêmement petites appelées molécules. Ces particules sont très éloignées les unes des autres par rapport à leur dimension. Elles occupent une fraction infime du volume total du gaz.
- À l’intérieur d’un gaz, les molécules se déplacent rapidement mais en ligne droite. Elles suivent des trajets bien définis par les lois cinétiques.
- Les molécules entrent constamment en collision les unes avec les autres et les parois de leur récipient. Durant ces collisions, elles se comportent comme des balles parfaitement élastiques. Elles ne perdent aucune énergie.
- Il n’existe aucune force d’attraction entre les molécules d’un gaz. Il n’y en a pas davantage entre ces molécules et les parois du récipient.
- À un moment donné, les molécules d’un échantillon de gaz ont des énergies différentes. Lorsque la température s’élève, l’énergie cinétique moyenne des molécules augmente. Cette énergie est proportionnelle à la température.
La pression
La pression est la force exercée par unité de surface.
La pression d’un gaz est le bombardement continuel des particules du gaz contre les parois de son contenant.
Unités de mesure de la pression
Pascal : C’est la force de 1 Newton (N) exercée sur une surface de 1 m2.
1 Pa est une pression très faible. C’est pourquoi on utilise le kiloPascal (kPa) comme unité de mesure.
1 kPa =1000 Pa
Pression atmosphérique
L’air de l’atmosphère a une masse et est soumis aux lois de la gravité. Il exerce donc une pression sur tous les objets de la Terre.
La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer = 101,3 kPa (parfois appelé 1 atmosphère)
On utilise aussi le torr comme unité de mesure, d’après Evangelista Torricelli (1608 – 1647).
760 torr = 1 atm = 101,3 kPa
Comment mesurer la pression ?
Le baromètre
Un baromètre fonctionne en utilisant un matériau sensible à la pression atmosphérique. Les variations de pression atmosphérique font bouger ce matériau, ce qui est ensuite mesuré pour indiquer les changements de pression.
