ENSEIGNER
dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Etude des gaz (Marrakech)
Maroc  -  Première (2ème année)  -  Gaz

Activité 2: Etablir l’équation d’état des gaz pafaits

 
Etablir l’équation d’état des gaz pafaits

But: Etablir l’équation d’état des gaz pafaits

L’objectif de cette activité est d’amener les élèves à établir une relation entre les différentes variables caractérisant l’état d’un gaz, et ce en utilisant les relations déjà établies. La situation proposée aux élèves est sous forme d’un exercice.

Corrigé: Etablir l’équation d’état des gaz pafaits




Pour passer de l’état 1 à l’état 2, on a deux transformations :

- une transformation isotherme durant laquelle la pression du gaz varie de p1 à p2, ce qui entraîne une variation du volume de V1 à V’ de telle sorte que p1.V1= p2.V’ (loi de Boyle-Mariotte)
- une transformation isobare durant laquelle la température du gaz varie de T1 à T2 . Ainsi, l’état 2 est atteint en variant le volume de V’ à V2 de telle sorte à avoir :
V’/ T1 = V2 / T2 (loi de Guy-Lusac)
Cette dernière relation donne : V’ = V2 .T1 / T2
En substituant l’expression de V’ dans la première relation, on obtient : pV1/ T1 = p2V2 / T2
La quantité pV / T reste toujours constante quelque soit la chaîne de transformations que subit une quantité donnée d’un gaz.

PV / T = cte la costante dépend de la quantité de matière, d’où : cte = k = R.n, donc : pV = nk’T
Par conséquent, nous pouvons écrire : pV = nRT c’est l’équation des gaz parfaits
R c’est la constante des gaz parfaits
L’unité de cette constante est : atm.l.K-1mol-1

Préparation: Etablir l’équation d’état des gaz pafaits

L’activité proposée aux élèves est sous forme d’un exercice. Les élèves ont déjà étudié les trois lois : loi de Boyle-Mariotte, loi de Charles et loi de Guy-Lussac. A partir de ces trois lois, les élèves seront capables d’établir une relation entre les trois variables p, V et T. a partir de la relation pV/T = cte, le professeur va intervenir pour aider les élèves à établir l’équation des gaz parfaits : pV = nRT.

Savoir: Etablir l’équation d’état des gaz pafaits

Les gaz réels ont un comportement très différent des gaz parfaits. Si la pression augmente la loi des gaz réels s'écarte de celle des gaz parfaits, surtout aux hautes pressions (quelques atmosphères). Les gaz réels sont :
  • décrits par des lois différentes et plus complexes
  • liquéfiables à une température inférieure à la température critique Tc fonction du gaz.
Dans un gaz réel, la distance entre les molécules est grande et donc l'énergie potentielle d'interaction est faible et l'énergie interne se présente alors essentiellement sous forme d'énergie cinétique d'agitation thermique. Dans un gaz parfait, ces distances sont très grandes par rapport aux dimensions de ces molécules (supposées ponctuelles) et l'énergie potentielle est nulle.