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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 de.

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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 Pression (P): dépend du nombre de collisions des particules de gaz Température (T): est une mesure de lénergie cinétique des particules Température (T): est une mesure de lénergie cinétique des particules Volume(V): correspond à lespace occupé par le gaz Volume(V): correspond à lespace occupé par le gaz Quantité de gaz (n): correspond au nombre de particules contenues dans léchantillon de gaz Quantité de gaz (n): correspond au nombre de particules contenues dans léchantillon de gaz

3 Normes relatives aux conditions détude des gaz TPN: température et pression normales TPN: température et pression normales 0 o C et 101,3 kPa TAPN: température ambiante et pression normale 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) Expérimentalement, les variables seront étudiées 2 à 2. (ex. pression et volume) Les 2 variables qui ne font pas partie de létude devront rester constantes. (ex. température et nombre de moles) Les 2 variables qui ne font pas partie de létude 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 dune masse de gaz est inversement proportionnel à la pression. p 1 V 1 = p 2 V 2

7 Exemple: 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 = 152,95 kPa = 153 kPa

8 Relation température - volume

9 Échelle des degrés absolus Dans cette échelle: Dans cette échelle: –le zéro absolu correspond à la température théorique pour laquelle le volume dun 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 lun de lautre Donc: o K = o C + 273

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

11 Exemple: Exemple: Un ballon danniversaire est gonflé à une température de 25 o C. Son volume est alors de 3,25 L. On linstalle 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 dune masse de gaz augmente avec la température. À volume constant, la pression dune masse de gaz augmente avec la température. La pression est donc proportionnelle à la température exprimée en o K. La pression est donc proportionnelle à la température exprimée en o K. Lorsque la température augmente, les molécules possèdent plus dénergie 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 dAvogadro (1860) –À température et pression constantes, le volume dun gaz est directement proportionnel au nombre de moles du gaz.

16 Selon la théorie cinétique, lorsquon augmente le nombre de particules de gaz, le nombre de collisions augmente, ce qui a pour effet daugmenter la pression. Le volume augmente en conséquence si lon maintient la pression constante. À température et pression constantes, lespace occupé par une molécule de gaz est toujours le même peu importe la nature du gaz. Donc, si je double le nombre de molécules, lespace occupé double aussi.

17 Volume molaire dun gaz Cest le volume quoccupe 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. La loi générale des gaz met donc en relation les quatre paramètres (volume, pression, température, quantité) afin de prévoir le comportement dun gaz si plusieurs de ces paramètres varient en même temps. Elle permet de comparer une situation initiale et une situation finale.

19 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

20 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, quon diminue le volume de 5,0 L et quon 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

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


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