Physique/Gaz parfait

La loi des gaz parfait est une modélisation simplifié (noté PV=nRT) de la loi des gaz réels, elle permet de lier Pression, Température, Volume, Quantité de matière et le tout dans les unités du systèmes internationales. Les expériences que l'on va réaliser ne se font qu'avec des objets de la vie quotidienne ( ce qu'on trouve dans une maison ). Ainsi on ne peut faire varier que P, T, V.

Pression constante

Description de l'expérience

Ici on ne fait varier que V et T, c'est à dire qu'on maintien la pression constante. Pour cela l'expérience que l'on va réaliser nous fera utiliser une bouteille en plastique, un congélateur, une bassine pleine d'eau, un verre et un tuyau en plastique. Ce procédé est un piège à gaz. Premièrement on met la bouteille en plastique ouverte ( sans bouchon ) au congélateur, au bout d'un certain temps ( compté ) on la ressort et la bouche immédiatement. C'est alors l'air enfermé dans cette bouteille que l'on va essayer de quantifié par la mise en pratique. Prenons la bassine dans laquelle on va immerger totalement le verre retourné, puis prenons le tuyau où une extrémité sortira dans le verre et l'autre dans la bouteille retourné ( cf schéma explicatif ). Pour palier les écarts de température ( ▲T ) lorsque l'on sort la bouteille du congélateur on la place immédiatement dans un milieu ac une certaine température puis on réitère la manipulation en augmentant cet écart.

Interprétation

Une fois l'expérience réalisé on a pu constater d'une part que la bouteille est gonflé après l'avoir bouché à sa sortie du congélateur ce qui se traduit par une augmentation du volume, et d'autre part en ouvrant la bouteille pour une phase test on entend un « pschitt » de dégazage. Le piège à gaz est une expérimentation sûre lorsqu'elle est réalisé avec tout le matériel nécessaire, or ici les incertitudes ne sont pas à négliger. Afin de les réduire on a d'abord fais un trou dans le bouchon de la bouteille pour y faire passer le tuyau pour avoir le moins possible d 'échappement. Après avoir fait toutes les manipulations et ce plusieurs fois on remarque que plus ▲T augmente plus le volume de gaz augmente. Ainsi ce cas de figure implique que l'une des variables doit être quotient de l'autre, c.a.d : kP= T/V ou kP=V/T car kP est une constante où k est une constante pour équilibrer les dimensions.

A Volume constant

Il s'agit ici aussi d'une expérience qui consiste à mettre bouteille en verre goulot vers le bas, totalement immergé, dans une bassine pleine d'eau, puis une fois au fond boucher la bouteille avec la paume de la main et la remonter. On observe ici que l'eau ne s'infiltre pas dans la bouteille donc toute l'air qui est dedans exerce une pression afin de ne pas laisser l'eau entrer.

Conclusion

Grâce à l'étude de ces deux expérimentations on peut déduire plusieurs choses qui sont capable de nous mener à la loi des gaz parfait. La première expérience nous permet de dire que il existe une équation mettant en jeu P, V, T et une constante k et que cette équation est de la forme kP=V/T ou kP=T/V. Dans l'observation de l'expérience avec la bouteille en verre on remarque que la pression varie mais que le volume est constant on en déduit alors une variation de la température. On vient ainsi de se rapprocher au plus près de la loi des gaz parfait qui est PV=nRT.