Les gaz P8 C H A PI T R E
1- Quelques expériences
1-1 Expérience 1
L’air exerce une force sur le carton, s’opposant à la force exercée par l’eau.
Cette force est exercée par les molécules composant l’air.
1-2 Expérience 2
a)
Les deux gaz se mélangent progressivement : les molécules constituant les gaz sont en mouvement.
b)
Le volume du ballon augmente lorsque l’on fait le vide autour. Le gaz a tendance à occuper tout le volume disponible.
c) conclusion : Un gaz est composé de molécules en mouvement.
air eau
Thierry CHAUVET Seconde Sciences Physiques au Lycée
2- Description d’un gaz
2-1 Aspect microscopique d'un gaz
Un gaz est constitué de molécules de très petites dimensions par rapport à la distance moyenne entre les molécules, Ces molécules sont séparées par du vide, et sont en mouvement incessant et désordonné.
Les molécules d'un gaz à l'équilibre se déplacent en ligne droite à très grande vitesse tant qu'elles ne rencontrent pas d'obstacle. (Une molécule de diazote ou de dioxygène dans la salle de classe a une vitesse moyenne de 500 m. s-1.)
Les molécules changent de direction après un choc avec la paroi du récipient ou après une collision avec une autre molécule.
Remarque: Le mouvement de grosses particules solides (pollen, pous- sière) dans un gaz ou un liquide est appelé mouvement brownien, du nom du botaniste écossais qui l'a mis en évidence.
2-2 Grandeurs décrivant un gaz
Pour décrire un gaz à notre échelle (échelle macroscopique), on utilise les grandeurs macroscopiques suivantes:
- la pression du gaz P (mesurée en Pascal) - la température du gaz θ (degré Celsius) - le volume occupé par le gaz V (mesurée en m3) - la quantité de matière de gaz n (mesurée en mol).
2-3 Loi d'Avogadro-Ampère
Le volume occupé par le gaz ne dépend pas de la nature de celui-ci .
Des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent la même quantité de matière de gaz.
3- Pression d’un gaz
3-1 Définition
L’action du gaz sur une paroi est liée aux chocs des molécules sur cette paroi.
Pour une durée et une paroi données, plus il y a de chocs sur la paroi, plus la pression du gaz est grande La force exercée par le gaz est :
- perpendiculaire à la surface - dirigée vers l’extérieur La pression est donnée par
P = S F
P en Pascal (Pa) F en newton (N) S en m2
F r
gaz
Thierry CHAUVET Seconde Sciences Physiques au Lycée
3-2 Mesure de pression
On peut mesurer la pression avec - un pressiomètre (voir TP) - un baromètre à mercure (1) - un baromètre anéroïde (2)
3-3 Pression atmosphérique
On évalue la masse de l'atmosphère terrestre à 5,13 1018 kg, soit environ un millionième de la masse de la Terre.
La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 10 km. Cette couche atmosphérique contient 90% de la masse totale de l'atmosphère, elle est importante car on y trouve l'air qu'on respire.
La force exercée par l’air sur une surface de 1 m2 est la pression atmosphérique.
Elle est égale à 101 325 pascals. (pression normale) On utilise aussi le bar : 1 bar = 105 Pa
On a donc : P(atmosphérique) = 1013 hPa = 1,013 bar = 760 mm Hg = 1,0 atmosphère
Pression la plus élevée mesurée : 1083 hPa à Agata ( Sibérie ) le 31 Décembre 1968 .
Pression la plus basse mesurée : 870 hPa au centre du typhon Joan aux Philippines le 14 Octobre 1970 .
4- Température- Etat thermique
4-1 Température absolue : Interprétation microscopique
La température renseigne sur l’agitation des molécules qui le constitue.
Plus la vitesse moyenne des molécules est élevée, plus l’agitation thermique est importante et plus la température du gaz est élevée.
Plus la vitesse moyenne des molécules est petite, plus l’agitation thermique faiblit, plus la température du gaz est faible.
L’absence d’agitation thermique correspond au zéro absolu. On ne peut avoir de température absolue négative.
4-2 Mesure de la température Elle se mesure avec un thermomètre.
Pour mesurer la température d’un corps il faut que le thermomètre et le corps soient en équilibre thermique.
- Thermomètre à dilatation d’un liquide (voir TP) - Thermomètre électronique
- Thermomètre à infrarouge
4-3 Les échelles de température
a) L'échelle centigrade, l'échelle de Fahrenheit : voir TP
b) Les degrés Celsius remplacent en 1948 les degrés centigrades. L'échelle Celsius est définie par les 2 conditions suivantes : le point triple de l'eau a une température de 0.01 oC, un degré Celsius correspond à un degré Kelvin.
(2)
(1)
Thierry CHAUVET Seconde Sciences Physiques au Lycée
c) L’échelle Kelvin
Le zéro absolu correspond à une température nulle en Kelvin. Il correspond à une température de – 273,15°C.
La température absolue est notée T.
On a
T = θ + 273,15
Thierry CHAUVET Seconde Sciences Physiques au Lycée
