( États de la matière et leur caractérisation ) Les gaz, pression, énergie interne
Contexte
À l'état de gaz, la matière est non palpable. Il peut sembler difficile d'étudier les caractéristiques de cet état de la matière. En fait, on utilise une nouvelle grandeur : la pression. Les gaz sont présents tout autour de nous, notamment dans l'air, mais aussi dans les liquides où ils sont dissous.<br>
I Les propriétés des gaz
Propriétés
Les particules (atomes ou molécules) qui composent un gaz se déplacent sans cesse de manière désordonnée.
Ces particules entrent donc en collision avec les parois du récipient qui le contient, générant une force qui tend à pousser ces parois.
Définition : Pression
La pression d'un gaz, notée p, correspond à la valeur de la force de ces chocs par unité de surface. Ainsi, la pression augmente avec l'intensité des chocs sur les parois. Elle s'exprime en Pascals (Pa).
Exemple
Si la pression d'un gaz à l'intérieur d'un récipient passe de 100 000 Pa à 200 000 Pa, c'est que l'intensité des chocs sur les parois a doublé.<br>
Remarque :
La pression s'exprime en Pascal (Pa), mais on utilise souvent d'autres unités :
Un de ses multiples, l'hectopascal (hPa) : 1hPa=100 Pa
Le bar (bar) : 1bar=100 000 Pa
Exemple
La pression de l'air dans une bouteille de plongée est de 21 000 000 Pa, soit 210 000 hPa ou encore 210 bar.
Pour mesurer la pression d'un gaz, on utilise un appareil appelé manomètre.
B La compressibilité et l'expansibilité des gaz
Propriétés
Un gaz est compressible, car on peut diminuer le volume qu'il occupe. Ainsi, le nombre de chocs sur la surface sera plus important, c'est pourquoi sa pression augmente.<br>
Propriétés
Un gaz est expansible, car on peut augmenter le volume qu'il occupe. Ainsi, le nombre de chocs sur la surface sera moins important, c'est pourquoi sa pression diminue. On dit qu'il se détend.<br class="">
C La solubilité des gaz dans l'eau
Propriétés
Comme les solides, les gaz peuvent se dissoudre dans les liquides. On dit que le gaz est soluble dans le liquide.
Exemple
Le dioxyde de carbone présent dans l'air se dissout dans les eaux stagnantes.<br>
Définition : Solubilité et solution saturée
La solubilité d'un gaz est le volume de ce gaz, exprimé en litres (L), que l'on peut dissoudre dans un litre de liquide. Elle augmente avec la pression. La solution obtenue est alors saturée.
Exemple
À 20°C et sous une pression de 1 bar, il est possible de dissoudre au maximum un litre de dioxyde de carbone gazeux dans un litre d'eau. La solubilité du dioxyde de carbone dans l'eau est donc de 1 L par litre d'eau.<br>
Propriétés
Exemple
Dans les bouteilles de sodas, le dioxyde de carbone est dissous sous une pression importante, ce qui fait que beaucoup de bulles se forment à l'ouverture des bouteilles.<br>