Propriétés physiques des gaz Théorie cinétique des gaz et Pression

Théorie cinétique Cinétique : du grec kinêtikos  Mouvement Propriété qui distingue les gaz des autres substances Énergie cinétique : Énergie que possède un corps en fonction de son mouvement. 𝐸 𝑘 = 1 2 𝑚 𝑣 2 Ek : Énergie cinétique (J) m : masse (kg) v : vitesse (m/s)

Vitesse des particules de gaz Très difficile de prédire la vitesse et l’orientation du mouvement d’une particule à un moment précis. Par contre : à température constante, la vitesse moyenne des particules d’un gaz est constante Figure 1.11, page 51

Théorie cinétique des gaz Gaz sont constitués de particules extrêmement petites et très espacées. Distance entre particules tellement grande (1000 fois le diamètre) que le volume occupé est négligeable Explique : gaz sont invisibles et compressibles Particules continuellement en mouvement, se déplace de façon aléatoire dans toutes les directions. Grande énergie cinétique  constant mouvement de translation Obstacle ou autre particule  collision Ne semblent pas affectées par les forces gravitationelles

Théorie cinétique des gaz (suite) La collision se fait sans perte d’énergie Collision  Tranfert d’énergie entre les particules Ralentissement d’une particule, accélération de l’autre  Énergie cinétique moyenne conservée Énergie cinétique moyenne dépend de la température Température donnée  Énergie cinétique des gaz est constante, peu importe la nature Augmentation de température  Augmentation de l’énergie cinétique  Augmentation de la vitesse moyenne

Diffusion et effusion Principe de Pascal : Diffusion Effusion Gaz se déplace naturellement d’un milieu de pression forte vers un milieu de pression faible Diffusion Mélange de plusieurs gaz grâce au mouvement de leurs particules Effusion Passage d’un gaz par un très petit trou d’une paroi Exemple : Vaisseaux sanguins

Vitesses de diffusion et d’effusion Dépend de la nature d’un gaz 𝐸 𝑘 = 1 2 𝑚 𝑣 2 Figure 1.17, page 54

Pression Définition : Force exercée par unités de surface 𝑃= 𝐹 𝐴 P : Pression (Pa) F : Force (N) A : Aire (m2) Par la théorie cinétique : Chaque collision avec une surface exerce une force perpendiculaire à la surface Une collision, très petit, mais ensemble… Donc : pression d’un gaz dépend du nombre de collisions

Pression (suite) Particule légère  Déplacement rapide  plus de collisions Particules lourdes  Déplacement lent  moins de collisions, mais avec plus de force Donc : À température et pression constante  somme des forces dues aux collisions est la même pour tous les gaz

Pression atmosphérique Pression exercée par les particules de l’atmosphère Pression normale au niveau de la mer : 760 mm Hg 1 atm 101,3 kPa

Mesure de la pression d’un gaz Se fait avec un manomètre Soit par lecture directe de la pression (manomètre à bout fermé) Soit par la comparaison avec la pression atmosphérique (manomètre à bout ouvert)

Exemples : Figures 1.11 à 1.23, page 61