Air/Pression et température d'un gaz
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| Chapitre 1 | |||
| Leçon : Air | |||
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| Chap. suiv. : | Équation des gaz parfaits | ||
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Sommaire |
[modifier] Rappel : Les états de la matière
La matière existe principalement sous trois états : solide, liquide,ou encore gazeux. L'état d'un corps pur dépend de sa nature, de sa température et de la pression.
- L'état solide : les molécules ou atomes qui composent le corps sont ordonnés, compacts et fixes. Elles occupent des positions définies (cubes, maille hexagonale, etc ...)
- L'état liquide : Les molécules ou les atomes sont compacts, désordonnés et mobiles. Ainsi, ils peuvent glisser l'une sur l'autre (c'est un fluide).
- L'état gazeux : les molécules ou atomes sont en mouvement rapides les uns par rapport aux autres, Ils sont espacés et désordonnées. Ainsi les gaz sont peu denses et occupent spontanément l'espace libre.
[modifier] Les molécules de gaz sont en mouvement
[modifier] Observation de petites particules en suspension.
Lorsque l'on observe des particules en suspension dans un liquide ou des particules de fumées, celles-ci sont en mouvement désordonné.
[modifier] Modélisation microscopique d'un gaz
A cause de l'agitation thermique les molécules d'un gaz sont en mouvement constant. Leurs chocs contre les parois sont à l'origine de la pression.
[modifier] Qu'est-ce que la pression ?
La pression est la somme des forces dues aux collisions des particules de gaz sur les obstacles.
[modifier] Effets de la pression atmosphérique
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[modifier] Définition de la pression
La force pressante exercée par une pression perpendiculairement à une paroi est
F = PtimesS avec :
- F en N
- p en N.m − 2
- S en m² (1 N.m − 2 = 1 Pa)
[modifier] Mesure de la pression
On mesure la pression atmosphérique avec un baromètre et la pression d'un gaz contenu avec un manomètre.
[modifier] Température et agitation thermique
[modifier] État thermique d'un corps
La température met les molécules en agitation thermique. Pour les solides, cette agitation se traduit par des vibrations autour des positions d'équilibre.
Pour les liquides les molécules vibrent et se déplacent plus rapidement, ce qui provoque une dilatation (« gonflement ») du liquide. Pour les gaz, la vitesse de déplacement des molécules augmente lorsque la température augmente. Ainsi le nombre de chocs sur une paroi augmente, donc la pression augmente pour un volume identique.
[modifier] Échelle de température
- Degré Celsius (1742)
C'est une échelle définie par deux points fixes à P=1013 hPa , dérivée de l'échelle Réaumur l'eau gèle à 0°C l'eau bout à 100 °C et les graduations intermédiaires sont régulières.
- Échelle Farenheit (1724)
Utilisée par les anglo-saxons, elle correspond à P = 1013 hPa : l'eau gèle à 32° F. l'eau bout à 212 ° F.
- Température en Kelvin
C'est la seule température qui ait un sens en physique. zéro absolu 0 K : -273,15°C. L'agitation thermique de toute matière est nulle. 1K = 1°C Cette échelle permet de calculer facilement l'énergie thermique d'un corps.
[modifier] Les différents thermomètres
- Thermomètre à dilatation
Le liquide contenu dans le réservoir se dilate légèrement lors d'une augmentation de température; le tube capillaire amplifie la dilatation.
- Thermomètre par mesure de résistance électrique
La valeur de la résistance électrique varie; un microprocesseur relié à un afficheur numérique traite l'information résistance et le transforme en température.
- Mesure du rayonnement thermique
La quantité de rayonnement électromagnétique infrarouge émise par un corps dépend de sa température (thermomètre médical par visée du tympan). Les couleurs du spectre émis se décalent vers le bleu lorsque la température augmente (à haute température).
