•••Tatomm/iStock/GettyImages
Dans votre vie de tous les jours, vous prenez probablement pour acquis le fait que vous êtes entouré de gaz, généralement sous forme d'air, mais parfois sous d'autres formes. Qu'il s'agisse du bouquet de ballons gonflés à l'hélium que vous achetez pour un être cher ou de l'air que vous mettez dans les pneus de votre voiture, les gaz doivent se comporter de manière prévisible pour que vous puissiez les utiliser.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les gaz se comportent généralement d'une manière décrite par la loi des gaz parfaits. Les atomes ou molécules composant le gaz entrent en collision les uns contre les autres, mais ils ne sont pas attirés les uns vers les autres comme lors de la création de nouveaux composés chimiques. L'énergie cinétique est le type d'énergie associé au mouvement de ces atomes ou molécules; cela rend l'énergie associée au gaz réactive aux changements de température. Pour une quantité de gaz donnée, une baisse de température entraînera une baisse de pression si toutes les autres variables restent constantes.
Les propriétés chimiques et physiques de chaque gaz diffèrent de celles des autres gaz. Plusieurs scientifiques entre les 17e et 19e siècles ont fait des observations qui ont expliqué le comportement général de nombreux gaz dans des conditions contrôlées; leurs découvertes sont devenues la base de ce qui est maintenant connu sous le nom de loi des gaz parfaits.
La formule de la loi des gaz parfaits est la suivante :
PV=nRT=NkT
où,
- P = pression absolue
- V = volume
- n = nombre de moles
- R = constante universelle des gaz = 8,3145 joules par mole multiplié par les unités Kelvin de température, souvent exprimée par " 8,3145 J/mol K "
- T = température absolue
- N = nombre de molécules
- k = constante de Boltzmann = 1,38066 x 10-23 Joules par unités Kelvin de température
- NUNE = nombre d'Avogadro = 6,0221 x 1023 molécules par mole
En utilisant la formule de la loi des gaz parfaits - et un peu d'algèbre - vous pouvez calculer comment un changement de température affecterait la pression d'un échantillon de gaz fixe. En utilisant la propriété transitive, vous pouvez exprimer l'expression :
PV=nRT \implies\frac{PV}{nR}=T
Étant donné que le nombre de moles, ou la quantité de molécules de gaz, est maintenu constant et que le nombre de moles est multiplié par une constante, tout changement de température affecterait la pression, le volume ou les deux simultanément pour un échantillon donné de gaz.
De même, vous pouvez également exprimer la formule d'une manière qui calcule la pression. Cette formule équivalente :
P=\frac{nRT}{V}
montre qu'un changement de pression, toutes choses restant constantes, changera proportionnellement la température du gaz.