2 - Physique 2.14 - Loi de Charles

bruno mathieu      jeudi 24 janvier 2019

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2.14 - Loi de Charles


la pression d’une masse gazeuse donnée est proportionnelle à la température, à volume constant. En utilisant l’équation caractéristique des gaz parfaits, il est possible d’effectuer une estimation du volume ou de la pression lorsque la température varie : T PV C = La loi de Charles permet de connaître la variation de la pression d’une masse de gaz donnée, en fonction de la température, à volume donné constant. Considérons un volume de gaz constant V, lorsque la température passe de la valeur T1 à T2, la pression varie de P1 à P2. D’après l’équation des gaz parfaits, ceci s’écrit : T PV T PV C 1 11 2 22 ==
Comme V est constant, l’équation devient : . T P T P C 1 1 2 2 ==
Par suite : PP T T 21 2 1 = La loi de Gay-Lussac, quant à elle, conduit à l’évaluation du volume d’une masse de gaz donnée à partir de la température, la pression étant constante. Choisissons un gaz qui reste à une pression constante P tout au long de l’expérience, si la température varie de T1 à T2, le volume V1 au départ devient V2 à la fin. En reprenant l’équation des gaz parfaits, ceci s’exprime de cette manière : T PV T PV C 1 1 2 2 == P est constante, donc égale, dans les deux termes de l’équation: 

Par conséquent : VV T T 2 2 1 1 = La loi de Charles n’intervient pas directement dans la pathologie. L’homme étant homéotherme, les échanges gazeux se produisent à température constante. Cette loi est intéressante pour connaître la cinétique des gaz contenus dans le matériel (bouteilles par exemple), bien que, dans ce cas précis, elle constitue une approximation. Considérons une masse de gaz avec un nombre de molécules fixe 
 dans un volume constant sphérique.
A la température t1 Les molécules de gaz sont en mouvement, l’agitation moléculaire est modérée. Chaque choc sur la surface interne du volume sphérique exerce une force f1. Le total des forces f1 constitue une force F1 avecP S F Surfaceduvolume Sommedesforcesf .1 11 ==
A la température t2 > t1 En augmentant la température, nous accroissons l’énergie de chaque molécule et leur vitesse devient plus importante. Chaque choc moléculaire sur la surface interne du volume sphérique exerce une force f2. La vitesse des particules est augmentée, la probabilité de frapper la paroi est accrue. Le total des forces f2 constitue la force F2 avecP S F .2 2= Nous savons que F2 > F1, donc P2 > P1. Nous déduisons que la pression dans la sphère ci-dessus est supérieure à celle exercée dans la première sphère, dans laquelle la température est inférieure.

 

source de : L’adaptation de l’organisme et ses limites (introduction) de Philip FOSTER

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