Lien entre volume et pression à température constante pour un gaz

4ème · Physique-Chimie 4ème

À retenir

• Pour une même quantité de gaz enfermé, à température constante, volume et pression varient en sens contraires. • Compression (le volume diminue) : la pression augmente ; détente (le volume augmente) : la pression diminue. • Explication : dans un volume plus petit, les molécules, toujours aussi nombreuses, heurtent plus souvent les parois.

Le cours

Lien entre volume et pression à température constante pour un gaz L'expérience. On enferme de l'air dans une seringue reliée à un manomètre, sans le chauffer ni le refroidir. On enfonce le piston : le volume de l'air diminue et le manomètre indique une pression plus grande. On tire le piston : le volume augmente et la pression diminue. Ce qu'il faut retenir. Pour une même quantité de gaz enfermé, à température constante : • quand le volume diminue (compression), la pression augmente ; • quand le volume augmente (détente), la pression diminue. Volume et pression varient donc en sens contraires. Interprétation avec les molécules. Le nombre de molécules ne change pas. Dans un volume plus petit, elles sont plus rapprochées : la paroi reçoit plus de chocs à chaque seconde, la pression est donc plus grande. Exemple de mesures. Volume 60\ mL : 1\,000\ hPa ; volume 40\ mL : 1\,500\ hPa ; volume 30\ mL : 2\,000\ hPa. Au lycée, en classe de Seconde, on traduira ces mesures par une relation mathématique entre pression et volume (la loi de Mariotte). Méthode : prévoir le sens de variation 1. Vérifie que le gaz est enfermé (sa quantité ne change pas) et que sa température ne change pas. 2. Repère si le volume augmente ou diminue. 3. Conclus en sens contraire pour la pression. Exemple : on enfonce le piston de 40\ mL à 25\ mL ; le volume diminue, donc la pression augmente. Attention Ce lien ne vaut que si l'on ne change ni la quantité de gaz ni sa température. Quand on chauffe un gaz enfermé, ou qu'on en ajoute, sa pression peut augmenter sans que son volume diminue.

Dans ce chapitre

• Propriétés macroscopiques des gaz et compressibilité vues en 5ème
• Mesure précise de la masse d'un gaz et pesée d'un ballon de 5ème
• Unités de volume et conversions pour les gaz
• Structure et couches de l'atmosphère terrestre
• Composition volumique de l'air : diazote, dioxygène et gaz minoritaires
• Modélisation de l'air par le modèle particulaire
• Masse volumique de l'air dans les conditions usuelles
• Expérience de mesure de la masse d'un litre d'air par déplacement d'eau
• Notion de pression et action exercée par un gaz
• Unités de pression : le pascal, l'hectopascal et le bar
• Pression atmosphérique et fonctionnement du baromètre
• Pression d'un gaz enfermé et mesure avec un manomètre
• Lien entre volume et pression à température constante pour un gaz
• Bilan : Synthèse et méthode sur l'atmosphère et la pression de l'air