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Loi du gaz parfait

En combinant les observations expérimentales sur les propriétés des gaz, on arrive à la conclusion que leurs pression P, volume V et température absolue T sont reliés par une relation dite équation d'état du gaz parfait valable dans les conditions habituelles de température et de pression :

P V = n R T

où n est le nombre de moles du gaz présentes dans le volume V, relié à la masse m (g) de gaz par n = m / M, où M est la masse molaire du gaz en g/mol.

La constante de proportionnalité dénotée R appelée constante des gaz parfaits dont la valeur dépend du système d'unités utilisé pour exprimer la pression et le volume. Dans le système SI, les volumes sont exprimés en m3 et les pressions en Newton/m2 (N m-2) ou Pascal (Pa) alors R = 8,31 J K-1 mol-1. Les chimistes expriment très souvent les pressions en atmosphères (atm) et les volumes en litres (L) ; dans ce système d'unités pratiques, R = 0,082 L atm K-1 mol-1. La constante R interviendra aussi en relation avec des termes d'énergie (électrique ou thermique), de sorte que l'on utilisera aussi la valeur de R = 8,31 J K-1 mol-1 (= 1,987 cal K-1 mol-1 non applicable avec la loi des gaz, sauf pour calculer le produit P V en calories.

Lorsque le volume occupé par une quantité donnée d'un gaz est indiqué à 0°C (273,15 K) et sous une pression de 1 atm (= 1,013 × 105 Pa = 760 mm Hg (760 Torrs) ≈ 1 bar), on dit qu'il s'agit de conditions normales detempérature et de pression CNTP (les anglo-saxons utilisent encore fréquemment l'appellation conditions standards de température et de pression, appellation à éviter en raison de la confusion avec la notion d'état standard utilisée en thermodynamique et en électrochimie).

La relation du gaz parfait vérifie l'observation expérimentale suivante : dans les conditions normales de température et de pression, une mole de n'importe quel gaz parfait occupe un volume de 22,4 L ; en effet, pour T = 273,15, P = 1 atm et n = 1, on obtient V = 0,082 (L atm K-1 mol-1) × 273,15 (K) × 1 (mol) / 1 (atm)= 22,4 L.

Exercices

1

Volume molaire d'un gaz parfait

Quelle est la valeur du volume molaire de l'air (considéré comme un gaz parfait) à la température du corps (37°C) et sous une pression de 100 mm Hg (au niveau des poumons) ?

a)
b)
c)
d)
e)
Très bien.Ce n'est pas correct. Par rapport à la valeur de 22,4 L (dans les conditions normales), le volume molaire est augmenté par l'accroissement de température (310 K au lieu de 273 K) et par la diminution de la pression (100 mm Hg au lieu de 760 mm Hg).Votre réponse a été sauvegardée.
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2

Loi du gaz parfait

Pour un gaz parfait, le rapport PV/T

a)
b)
c)
d)
e)
Excellent !Votre réponse n'est pas correcte car P V / T = n RVotre réponse a été sauvegardée.
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3

Loi du gaz parfait

Parmi les affirmations suivantes, indiquer celles qui sont vraies.

a)
b)
c)
d)
e)
Excellent !Une ou plusieurs de vos réponses ne sont pas correctes. Le volume molaire d'un gaz parfait augmente lorsque T augmente et lorsque P diminue. La valeur de la constante constante R dépend des unités de P et V. P V = n R T .Votre réponse a été sauvegardée.
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