Transcript Les Gaz

Les Gaz
Les propriétés et les régularités
• Les propriétés chimiques des gaz peuvent
différer grandement.
• Cependant, les propriétés physiques sont
similaires.
Les propriétés et les régularités
a) Les gaz remplissent toujours leur contenant.
Ils n’ont ni de forme ni de volume propres.
b) Les gaz sont très compressibles.
c) Les gaz se diffusent, c’est-à-dire qu’ils se
déplacent spontanément pour occuper tout
l’espace disponible.
d) Les températures ont une influence sur le
volume et sur la pression d’un gaz.
Définition d’un gaz
• Un gaz se définit comme une substance qui
occupe tout l’espace de son contenant et en
adopte la forme, se diffuse rapidement et se
mélange facilement aux autres gaz.
Les propriétés et les régularités
• Lorsqu’on chauffe un gaz, son volume et sa
pression augmentent; lorsqu’on lui applique une
pression, son volume diminue.
La pression:
la loi de Boyle-Mariotte
• La pression est la force qui agit sur une unité
de surface.
• L’unité du SI est le kilopascal (kPa).
• On utilise aussi l’unité «atm» pour atmosphère.
La pression:
la loi de Boyle-Mariotte
• D’après la loi de Boyle-Mariotte, le volume (V)
d’un gaz diminue proportionnellement à
l’augmentation de la pression (P) qu’on exerce
sur ce gaz, à condition que d’autres variables,
comme la température et la quantité de gaz
demeurent constantes.
La pression : la loi de Boyle-Mariotte

Boyle 1662
1
Pα
V
PV = constant
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.
• P1V1 = P2V2 (loi de Boyle-Mariotte)
• Cette équation se vérifie lorsque la température
et la quantité de gaz demeurent constantes.
• À mesure que la
pression double
sur un gaz …
1 atm
4L
2 atm
2L
• À mesure que la pression double sur un gaz son volume diminue de
moitié.
• La pression et le volume sont inversement proportionnels.
Exercices
a) Un échantillon de 1,53 L CCl2F2 (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
b) On recueille un gaz dans un contenant de 242
cm3 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.)
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 d’une substance.
• Plus la température est élevée, plus le nombre
de particules ayant une énergie cinétique
augmente à la moyenne.
La température : la loi de Charles
Charles 1787
Gay-Lussac 1802
VαT
V=bT
La température: la loi de Charles
• Quand on analyse la relation entre le volume
d’un gaz et sa température en kelvins, on
constate qu’il s’agit d’un rapport direct.
• D’après la loi de Charles, l’augmentation du
volume (V) est proportionnelle à l’augmentation
de la température (T).
La température: la loi de Charles
• Lorsqu’un échantillon de gaz subit une variation
de température, le rapport prend la forme
suivante:
• V1 = V2
(loi de Charles)
T1 T2
• Cette équation se vérifie lorsque la pression et
la quantité de gaz restent constantes.
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 = 273.15 K
La température: la loi de Charles
• Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin)
est l'unité SI de température thermodynamique
 degrés Celsius en kelvins : K = °C + 273,15
 kelvins en degrés Celsius : °C = K - 273,15
v
T
Exercices
a) On recueille un gaz ayant un volume de 225
cm3 à 58oC.
Déterminer le volume
qu’occupera cet échantillon de gaz à 0oC.
(On suppose que la pression est constante.)
a) Une masse de dioxygène de 2 dm3 est à
25oC. Si on triple le volume qu’advient-il de la
température? (On suppose que la pression
est constante.)
La loi générale des gaz
• Lorsqu’on 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 n’importe quelle quantité
donnée de gaz.
• D’après cette loi, le produit de la pression
et du volume d’un échantillon de gaz est
proportionnel à sa température absolue.
La loi générale des gaz
• Cette équation ne se vérifie que si la quantité
de gaz demeure constante.
• P1V1 = P2V2
(loi générale des gaz)
T1
T2
Hypothèse d’Avogadro

La loi d’Avogadro établit la relation mathématique
entre le volume de gaz V et le nombre de moles
du gaz présent n.
n1 = n2
(loi d’Avogadro)
V1 V2

Le volume augmente proportionnellement avec le
nombre de moles de gaz.
Volume des gaz à TPN
• Température et Pression Normales (TPN)
• Température standard: 0oC ou 273 K
• Pression standard: 760 mm de Hg= 1 atm= 101,3
kPa
• Volume d’une mole de gaz: 22,4 L
• Température Ambiante et Pression Normale (TAPN)
• Température: 25oC ou 298 K
• Pression: 100 kPa
• Volume d’une mole: 24,5L
La loi des gaz parfaits
•
Les lois sur les gaz que nous avons étudiées
jusqu’ici ne s’appliquent qu’aux gaz parfaits.
•
Un gaz parfait est un gaz hypothétique qui
obéit à toutes les lois des gaz dans toutes les
conditions, c’est-à-dire qu’il ne se condense
pas pour devenir liquide lorsqu’on le refroidit,
et que les graphiques représentant ses
variations de volume ou de pression en
fonction de la température sont des lignes
droites.
La loi des gaz parfaits
•
Théoriquement, un gaz se compose de
particules de taille nulle qui ne s’attirent 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).
La loi des gaz parfaits
• À température constante.
P 1 x V1
=
P2 x V2
T1Loi de Boyle-Mariotte
T2
La loi des gaz parfaits
• À pression constante.
P
x1
V1
T
1
=
P2 x V2
T
2
Loi de Charles
La loi des gaz parfaits
• D’après la loi d’Avogadro, le volume d’un gaz
est directement proportionnel à la quantité de
matière:
• v  n (où n est le nombre de moles)
La loi des gaz parfaits
• En combinant la loi de Boyle-Mariotte, la loi
de Charles et la loi d’Avogadro on obtient le
rapport suivant:
• v  (1/p) x T x n
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)
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
La loi des gaz parfaits
• P = nRT
V
• V = nRT
P
• n = PV
RT
• T = PV
nR
Problèmes
P 487-488 #12 à 15
 P 488 Révision de la section # 3, 4, 5
 P 500 #20, 21, 22
