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Les Gaz Les propriétés et les régularités Les propriétés chimiques des gaz peuvent différer grandement. Cependant, les propriétés physiques sont similaires.

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2 Les Gaz

3 Les propriétés et les régularités Les propriétés chimiques des gaz peuvent différer grandement. Cependant, les propriétés physiques sont similaires.

4 Les propriétés et les régularités a)Les gaz remplissent toujours leur contenant. Ils nont ni de forme ni de volume propres. b)Les gaz sont très compressibles. c)Les gaz se diffusent, cest-à-dire quils se déplacent spontanément pour occuper tout lespace disponible. d)Les températures ont une influence sur le volume et sur la pression dun gaz.

5 Définition dun gaz Un gaz se définit comme une substance qui occupe tout lespace de son contenant et en adopte la forme, se diffuse rapidement et se mélange facilement aux autres gaz.

6 Les propriétés et les régularités Lorsquon chauffe un gaz, son volume et sa pression augmentent; lorsquon lui applique une pression, son volume diminue.

7 La pression: la loi de Boyle-Mariotte La pression est la force qui agit sur une unité de surface. Lunité du SI est le kilopascal (kPa). On utilise aussi lunité «atm» pour atmosphère.

8 La pression: la loi de Boyle-Mariotte Daprès la loi de Boyle-Mariotte, le volume (V) dun gaz diminue proportionnellement à laugmentation de la pression (P) quon exerce sur ce gaz, à condition que dautres variables, comme la température et la quantité de gaz demeurent constantes.

9 La pression : la loi de Boyle-Mariotte P α 1 V Boyle 1662 PV = constant

10 La pression: la loi de Boyle-Mariotte On peut exprimer ce rapport de façon plus pratique en comparant deux ensembles de mesures de la pression et du volume pour le même échantillon de gaz. P 1 V 1 = P 2 V 2 (loi de Boyle-Mariotte) Cette équation se vérifie lorsque la température et la quantité de gaz demeurent constantes.

11 1 atm 4 L À mesure que la pression double sur un gaz …

12 2 atm 2 L À mesure que la pression double sur un gaz son volume diminue de moitié. La pression et le volume sont inversement proportionnels.

13 a)Un échantillon de 1,53 L CCl 2 F 2 (fréon – 12) est soumis à une pression de 5,61 kPa. Si on augmente la pression à 15 kPa, à température constante, quel est le nouveau volume de ce gaz?Exercices

14 b) On recueille un gaz dans un contenant de 242 cm 3 et on mesure sa pression qui est de 87,6 kPa. Déterminer le volume de ce gaz à une nouvelle pression de 100 kPa. (On suppose que la température ne varie pas.)Exercices

15 La température: la loi de Charles Selon la théorie cinétique moléculaire, la température est proportionnelle à l'énergie cinétique (c-a-d, énergie de mouvement) moyenne des particules dune substance. Plus la température est élevée, plus le nombre de particules ayant une énergie cinétique augmente à la moyenne.

16 La température : la loi de Charles Charles 1787 Gay-Lussac 1802 V α T V = b T

17 La température: la loi de Charles Quand on analyse la relation entre le volume dun gaz et sa température en kelvins, on constate quil sagit dun rapport direct. Daprès la loi de Charles, laugmentation du volume (V) est proportionnelle à laugmentation de la température (T).

18 La température: la loi de Charles Lorsquun échantillon de gaz subit une variation de température, le rapport prend la forme suivante: V 1 = V 2 (loi de Charles) T 1 T 2 Cette équation se vérifie lorsque la pression et la quantité de gaz restent constantes.

19 STP Les propriétés des gaz dépendent des conditions. Définition des conditions standards de température et de pression (STP). P = 1 atm = 760 mm Hg T = 0°C = K

20 La température: la loi de Charles Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamiqueLord KelvinSItempératurethermodynamique degrés Celsius en kelvins : K = °C + 273,15 kelvins en degrés Celsius : °C = K - 273,15

21 v T

22 Exercices a)On recueille un gaz ayant un volume de 225 cm 3 à 58 o C. Déterminer le volume quoccupera cet échantillon de gaz à 0 o C. (On suppose que la pression est constante.) a)Une masse de dioxygène de 2 dm 3 est à 25 o C. Si on triple le volume quadvient-il de la température? (On suppose que la pression est constante.)

23 La loi générale des gaz Lorsquon combine la loi de Charles et celle de Boyle-Mariotte, on obtient la loi générale des gaz, qui définit les rapports entre le volume, la température, et la pression de nimporte quelle quantité donnée de gaz. Daprès cette loi, le produit de la pression et du volume dun échantillon de gaz est proportionnel à sa température absolue.

24 La loi générale des gaz Cette équation ne se vérifie que si la quantité de gaz demeure constante. P 1 V 1 = P 2 V 2 (loi générale des gaz) T 1 T 2

25 Hypothèse dAvogadro La loi dAvogadro établit la relation mathématique entre le volume de gaz V et le nombre de moles du gaz présent n. n 1 = n 2 (loi dAvogadro) V 1 V 2 Le volume augmente proportionnellement avec le nombre de moles de gaz.

26 Volume des gaz à TPN Température et Pression Normales (TPN) Température standard: 0 o C ou 273 K Pression standard: 760 mm de Hg= 1 atm= 101,3 kPa Volume dune mole de gaz: 22,4 L Température Ambiante et Pression Normale (TAPN) Température: 25 o C ou 298 K Pression: 100 kPa Volume dune mole: 24,5L

27 La loi des gaz parfaits Les lois sur les gaz que nous avons étudiées jusquici ne sappliquent quaux gaz parfaits. Un gaz parfait est un gaz hypothétique qui obéit à toutes les lois des gaz dans toutes les conditions, cest-à-dire quil ne se condense pas pour devenir liquide lorsquon le refroidit, et que les graphiques représentant ses variations de volume ou de pression en fonction de la température sont des lignes droites.

28 La loi des gaz parfaits Théoriquement, un gaz se compose de particules de taille nulle qui ne sattirent pas les unes les autres. Une seule équation suffira donc pour décrire les interrelations de la pression, de la température, du volume et de la quantité de matière - (Les quatre variables qui définissent un système gazeux).

29 P1P1 V1V1 T1T1 x = P2P2 V2V2 T2T2 x Loi de Boyle-Mariotte À température constante. La loi des gaz parfaits

30 P1P1 V1V1 T1T1 x = P2P2 V2V2 T2T2 x Loi de Charles À pression constante. La loi des gaz parfaits

31 Daprès la loi dAvogadro, le volume dun gaz est directement proportionnel à la quantité de matière: v n (où n est le nombre de moles)

32 La loi des gaz parfaits En combinant la loi de Boyle-Mariotte, la loi de Charles et la loi dAvogadro on obtient le rapport suivant: v (1/p) x T x n

33 La loi des gaz parfaits V = nRT P PV = nRT Cette dernière équation constitue la loi des gaz parfaits et la constante R porte le nom de constante universelle des gaz. P = Pression (kPa) V = Volume (L) n = nombre de mol (mol) T = Température (K) R= 8,314 (kPa L) / (mol K)

34 La loi des gaz parfaits On peut déterminer la valeur de R en remplaçant les termes appropriés de la loi des gaz parfaits par les conditions TPN (ou TAPN) pour une mole de gaz parfait. R = PV nT R = 101,3 kPa x 22,414 L 1,00 mol x 273 K R = 8,31 kPa x L mol x K

35 La loi des gaz parfaits P = nRT V V = nRT P n = PV RT T = PV nR

36 Problèmes P #12 à 15 P 488 Révision de la section # 3, 4, 5 P 500 #20, 21, 22


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