Définition
Gaz parfait
Modèle théorique de gaz qui respecte l'équation d'état pV = nRT.
Zéro absolu
Température à laquelle l'agitation microscopique des particules est nulle, soit 0 Kelvin.
ENERGIE : CONVERSIONS ET TRANSFERTS
L'énergie dans un système thermodynamique peut se manifester sous différentes formes et peut être transférée d'une forme à une autre. Dans le modèle du gaz parfait, l'énergie est surtout sous forme cinétique due à l'agitation des particules. Les conversions d'énergie sont cruciales pour comprendre les changements d'état et les processus thermiques.
Décrire un système thermodynamique : Exemple du modèle du Gaz Parfait
I) Description d’un gaz
1. Les grandeurs microscopiques
À l'échelle macroscopique, un gaz est décrit par des grandeurs mesurables telles que la pression (P), la température (T), et la masse volumique (ρ). Ces grandeurs sont interdépendantes: modifier l'une affecte les autres. Par exemple, dans un ballon dont le volume ne varie plus, augmenter la quantité de gaz à l'intérieur augmente la masse volumique.
2. Interprétation microscopique
Microscopiquement, un gaz est un ensemble de particules en mouvement constant. La température correspond à l'agitation de ces particules: plus elles sont agitées, plus la température est élevée. La pression résulte des collisions des particules avec les parois: plus ces collisions sont fréquentes, plus la pression est haute. La masse volumique est une mesure de la densité des particules dans un volume donné.
3. La température thermodynamique
La température thermodynamique est exprimée en Kelvin. Le zéro Kelvin représente l'absence totale de mouvement microscopique (zéro absolu). La conversion en Celsius est T(K) = θ(°C) + 273,15.
II) Le modèle du gaz parfait
1. L’équation d’état du gaz parfait
Un gaz parfait suit l'équation pV = nRT, où P est la pression, V le volume, n la quantité de matière, R la constante des gaz parfaits, et T la température. Cette équation décrit les relations entre ces grandeurs macro pour un gaz idéal.
2. Limites du modèle du gaz parfait
Le modèle du gaz parfait est théorique. En réalité, il s'approche du comportement de gaz réels à basse pression. Les particules dans un gaz parfait ne sont que des points sans interaction autre que lors des collisions, et leur énergie est purement cinétique.
3. Exploitation de l’équation d’état des gaz parfaits
D'après la loi de Mariotte, à température constante, le produit pV reste constant. La loi d'Avogadro-Ampère indique que des gaz à la même température et pression ont le même volume molaire.
A retenir :
Le modèle du gaz parfait est un cadre théorique utilisé pour simplifier l'étude du comportement des gaz. Il permet d'exprimer les relations entre pression, volume, et température d'un gaz en utilisant l'équation d'état pV = nRT, fournissant une base pour comprendre les transferts et conversions d'énergie dans les systèmes thermodynamiques.
