Loi des gaz parfaits

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La loi des gaz parfaits est une loi simple approximative idéalisée pour décrire les gaz loin de l'état liquide et solide, de façon idéalisée pour des atomes ponctuels jamais liquides ou solides, donc valable à assez haute température pour les gaz réels ( pas valable pour l'eau ).

Elle décrit l'augmentation du volume V d'un gaz proportionnel à la température T absolue en kelvin ( celle ordinaire en °C plus 273,15° ) pour une pression P constante pour un nombre d'atomes constant. Au zéro absolu à -273,15° les atomes sont immobiles sans aucune agitation thermique avec un volume nul, ce qui est très idéalisé.

Cette propriété est très utile pour les montgolfières car en chauffant l'air dans le ballon de la montgolfière son volume augmente et la densité du gaz diminue par rapport à l'air froid en dehors de la montgolfière, ce qui lui permet de monter en l'air par le même mécanisme qui fait flotter les bateaux sur l'eau, la poussée d'Archimède, qui fait monter l'air chaud vers le haut, mécanisme qui fait fonctionner les cyclones..

Elle décrit l'augmentation de pression P d'un gaz proportionnel à la température T absolue pour un volume constant.

Enfin le produit pression par volume PV est constant à température T fixe et il croit comme la température T avec un facteur R unique pour une mole de gaz c'est à dire un nombre de molécules égal au nombre d'Avogadro N pour environ 30 g d'air.

Cette propriété sert dans les machines à vapeur et moteurs car en chauffant un récipient de gaz la pression monte et cette pression est utilisée pour pousser le piston du moteur. Alors dans la détente du piston le volume augmente et la pression décroit suivant la loi : Pression multipliée par volume est constant à température constante.

Malheureusement les gaz réels ne sont pas aussi parfaits et dans une détente d'un gaz ( air par exemple) en général il se refroidit en diminuant la pression ou se chauffe en augmentant la pression, comme on observe en pompant de l'air dans un pneu de vélo, la pompe chauffe. L'énergie mécanique pour pomper se retrouve dans le gaz pour le chauffer, car le gaz n'est pas bien refroidi.

Cette loi est une approximation valable que loin des états liquides et solides.

La pression atmosphérique 1 Bar= 1Kgp/cm2=100000 Pascals

Sous forme d'une équation qui a pour formule $PV=nRT$.

• $P$ : la pression (en Pascal, 1 Pa = 1 N/m²)
• $V$ : le volume du gaz (en m³)
• $n$ : le nombre de moles
• $R$ : constante des gaz parfaits (0,0831)
• $T$ : la température (en Kelvin donc T en °C additionné de 273)

Il existe certaines conditions qui sont de référence.

CNTP : Conditions Normales de la Température et de Pression.

CSTP : Conditions Standards de la Température et de Pression.

Ce sont toujours les mêmes données et le même résultat :

CNTP : P = 1 atm , T = 273 K 

CSTP : P = 1 atm, T = 298 K 

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