Chapitre 11
Les gaz 1. Propriétés des gaz
a) incolore b) inodore c) compressible
d) volume indéterminé (prend la forme du contenant dans lequel il est retrouvé)
2. Les unités de la pression
On mesure la pression à l’aide du baromètre ou d’un sphygmomanomètre dans le cas de la pression chez les humains.
Il existe plusieurs unités de pression. Les voici :
mm Hg
torr
atmosphère
kPa
3. Loi de Boyle-Mariotte
D’après la loi de Boyle-Mariotte, à température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression appliquée. Ceci veut dire que lorsque le volume d’un gaz augmente, la pression diminue.
On peut illustrer cette loi à l’aide de l’équation suivante : 760 mm Hg = 760 torrs = 1 atm = 101,3 kPa
P1V1 = P2V2
4. Exemple
On recueille un échantillon d’hélium dans un bocal de 3,40 L lorsque la pression est de 103,5 kPa. Quel sera la pression dans ce bocal si nous diminuons le volume à 2,50 L?
P1 = 103,5 kPa V1 = 3,40 L P2 = ? V2 = 2,50 L
P1V1 = P2V2 P2 = P1V1/V2
P2 = 103,5 kPa x 3,40 L/2,50 L P2 = 141 kPa
5. Loi de Charles
La loi de Charles nous dit qu’à pression constante, le volume d’un gaz est directement proportionnel à sa température en Kelvin.
On peut illustrer cette loi à l’aide de l’équation suivante :
6. Exemple
À 25°C le volume d’un gaz est de 45,6 cm3. Si la température augmente à 32°C, quel sera le nouveau volume?
V1 = 45,6 cm3 T1 = 25°C (298K) V2 = ?
T2 = 32°C (305K) V1/T1 = V2/T2
V2 = V1T2/T1
V2 = 45,6 cm3 x 305K/298K V2 = 46,7 cm3
V1/T1 = V2/T2
7. Loi de Gay-Lussac
La loi de Gay-Lussac nous dit qu’à volume constant, la pression d’une quantité de gaz est directement proportionnelle à sa température en kelvins.
Elle s’illustre de la façon suivante :
8. Exemple
On recueille un gaz à 25°C. Un instrument nous indique que la pression est de 125,5 kPa. Quelle sera la nouvelle pression si on double la température de ce gaz?
P1 = 125,5 kPa T1 = 25°C = 298K P2 = ?
T2 = 50°C = 323K P1/T1 = P2/T2
P2 = P1T2/T1
P2 = 125,5 kPa x 323K/298K P2 = 136 kPa
P1/T1 = P2/T2
9. Loi générale des gaz
On combine les trois dernières lois pour établir la loi suivante :
10. Exemple
Si un gaz occupe un volume de 25,0 cm3 à une température de 20°C et à 103,4 kPa, quel sera le nouveau volume si la pression est diminuée à 70,3 kPa et que la température passe à 15°C?
P1 = 103,4 kPa V1 = 25,0 cm3 T1 = 20°C = 293K P2 = 70,3 kPa T2 = 15°C = 288K V2 =?
P1V1/T1 = P2V2/T2
V2 = P1V1T2/P2T1
V2 = 103,4 kPa x 25,0 cm3 x 288K/70,3kPa x 293K V2 = 36,1 cm3
11. Loi des gaz parfaits
La loi des gaz parfaits est la suivante:
Où P = pression en kPa V = volume en L
n = nombre de moles en mol
R = constante des gaz 8,314 kPa * L/mol*K T = température en Kelvin
m = masse de l’échantillon en g M = masse molaire en g/mole
P1V1/T1 = P2V2/T2
PV = nRT ou PV = mRT/M
12. Exemple
Quelle est la pression de 0,76 mol de gaz à 48°C et à 8,0 L?
n = 0,76 mol T = 48°C = 321K V = 8,0 L
R = 8,314 kPa * L/mol*K PV = nRT
P = nRT/V
P = 0,76 mol x 8,314 kPa*L/mol*K x 321K/8,0L P = 2,5 x 102 kPa
