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Comportement des gaz. 4 variables sont nécessaires pour définir le comportement des gaz.  Pression (P): dépend du nombre de collisions des particules.

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1 Comportement des gaz

2 4 variables sont nécessaires pour définir le comportement des gaz.  Pression (P): dépend du nombre de collisions des particules de gaz  Température (T): est une mesure de l’énergie cinétique des particules  Volume(V): correspond à l’espace occupé par le gaz  Quantité de gaz (n): correspond au nombre de particules contenues dans l’échantillon de gaz

3 Normes relatives aux conditions d’étude des gaz  TPN: température et pression normales 0 o C et 101,3 kPa  TAPN: température ambiante et pression normale 25 o C et 101,3 kPa

4 Étude du comportement des gaz  Expérimentalement, les variables seront étudiées 2 à 2. (ex. pression et volume)  Les 2 variables qui ne font pas partie de l’étude devront rester constantes. (ex. température et nombre de moles)

5 Relation pression - volume

6 Loi de Boyle-Mariotte relation entre la pression et le volume Volume Pression À température constante, le volume d’une masse de gaz est inversement proportionnel à la pression. p 1 V 1 = p 2 V 2

7  Exemple: Une seringue contient 120,0 ml de gaz aux conditions ambiantes de température et de pression. Si on réduit le volume à 80,0 ml, quelle sera la nouvelle pression? P 1 = 101,3 kPa V 1 = 120,0 ml P 2 = ? V 2 = 80,0 ml P 1 V 1 = P 2 V 2 P 2 = 151,95 kPa = 152 kPa

8 Relation température - volume

9 Échelle des degrés absolus  Dans cette échelle: –le zéro absolu correspond à la température théorique pour laquelle le volume d’un gaz serait égal à zéro –un intervalle de 1 o C équivaut à 1 o K –les zéros de ces échelles se trouvent à un intervalle de 273 unités l’un de l’autre Donc: o K = o C + 273

10 Loi de Charles relation entre la température et le volume  À pression constante, le volume d’une masse déterminée de gaz est directement proportionnel à sa température exprimée en degrés Kelvin ( o K)

11  Exemple: Un ballon d’anniversaire est gonflé à une température de 25 o C. Son volume est alors de 3,25 L. On l’installe ensuite dehors où la température est de -20 o C. Quel sera alors son nouveau volume? T 1 = 25 o C = 298 o K V 1 = 500 ml T 2 = -20 o C = 253 o K V 2 = ?

12 Relation pression - température

13  À volume constant, la pression d’une masse de gaz augmente avec la température.  La pression est donc proportionnelle à la température exprimée en o K. Lorsque la température augmente, les molécules possèdent plus d’énergie et bougent plus rapidement. Le nombre et la force des collisions seront donc augmentés.

14 Relation volume – quantité de gaz

15 Loi de Gay-Lussac (1808) – –Des volumes de réactifs et de produits gazeux, aux mêmes conditions de température et de pression sont toujours des rapports simples de nombres entiers. Loi d’Avogadro (1860) –À température et pression constantes, le volume d’un gaz est directement proportionnel au nombre de moles du gaz.

16   Selon la théorie cinétique, lorsqu’on augmente le nombre de particules de gaz, le nombre de collisions augmente, ce qui a pour effet d’augmenter la pression. Le volume augmente en conséquence si l’on maintient la pression constante. À température et pression constantes, l’espace occupé par une molécule de gaz est toujours le même peu importe la nature du gaz. Donc, si je double le nombre de molécules, l’espace occupé double aussi.

17 Volume molaire d’un gaz   C’est le volume qu’occupe une mole de gaz, quelle soit sa nature, à une température et une pression données. (en L/mol)   À TPN: une mole occupe un volume de 22,4 L   À TAPN: une mole occupe un volume de 24,5 L

18 Loi générale des gaz   Dans la réalité, il est très rare que seuls deux paramètres varient en même temps.

19 Résous les problèmes suivants par simple raisonnement. Justifie ta réponse.

20  À une température de 12 o C (285 o K), une bombe aérosol contient 325 ml de gaz propulseur à 445 kPa. Quel volume le gaz occupera-t-il s’il est projeté dans l’environnement où la température est de 21 o C et la pression de 101 kPa? –A) 100 ml –B) 325 ml –C) 1,5 L

21  Un ballon aéronautique a été conçu pour être complètement rempli ( L) à 10 km d’altitude. À cette hauteur, la pression atmosphérique est de 30 kPa et la température de – 40 o C (233 o K). On te consulte pour connaître le volume d’hélium à placer dans le ballon à son départ du sol où la pression est de 100 kPa et la température est de 20 o C. –A) L –B) L –C) L

22   La loi générale des gaz met donc en relation les quatre paramètres (volume, pression, température, quantité) afin de prévoir le comportement d’un gaz si plusieurs de ces paramètres varient en même temps.   Elle permet de comparer une situation initiale et une situation finale.

23 Où: p 1 = pression de la première situation V 1 = volume initial n 1 = nombre de mole au début T 1 = température initiale en o K p 2 = pression de la deuxième situation V 2 = volume final n 2 = nombre de mole à la fin T 2 = température finale en o K 

24  Exemple:  Exemple: Un ballon qui contient 1,30 mole de diazote gazeux à 20,0 o C, occupe un volume de 16,0 L à une pression de 99,3 kPa. Quelle sera la pression si on augmente la température à 50,0 o C, qu’on diminue le volume de 5,0 L et qu’on ajoute 0,40 mole de dioxygène? p 1 = 99,3 kPa V 1 = 16,0 L n 1 = 1,30 mol T 1 = 20,0 o C = 293,0 o K p 2 = ? V 2 = 16,0 – 5,0 = 11,0 L n 2 = 1,30 + 0,40 = 1,70 mol T 2 = 50,0 o C = 323,0 o K p 2 = 208 kPa

25 Loi des gaz parfaits   Elle met en relation les quatre paramètres afin de déterminer les caractéristiques d’un gaz à un moment précis. (situation unique)


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