Qu'est-ce que l'état gazeux :
Un état gazeux est appelé un état de la matière qui consiste en un regroupement d'atomes et de molécules avec peu de force d'attraction les uns par rapport aux autres ou en expansion, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être totalement unis.
La matière à l'état gazeux est appelée gaz. Le mot gaz vient de la voix latine au revoir qui signifie "chaos". Il a été inventé par le chimiste Jan Baptista van Helmont au 17ème siècle.
L'état gazeux est l'un des états d'agrégation de la matière, avec les états liquide, solide, plasma et Bose-Einstein.
Eau en cours d'évaporation ou d'ébullition.
Quelque exemples de la matière à l'état gazeux sont :
- l'oxygène gazeux (O2);
- gaz carbonique (CO2);
- gaz naturel (utilisé comme combustible);
- des gaz rares tels que l'hélium (He); argon (Ar); néon (Ne); krypton (Kr); xénon (Xe), radon (Rn) et oganeson (Og).
- azote (N2);
- vapeur d'eau.
L'eau est le seul élément qui peut être trouvé dans tous les états d'agrégation de la matière naturellement (solide, liquide et gazeux).
Caractéristiques de l'état gazeux
Différents gaz dans leurs conteneurs.
A l'état gazeux, l'énergie de séparation entre les molécules et les atomes dépasse la force d'attraction entre eux, ce qui donne lieu à une série de caractéristiques ou de propriétés des gaz.
- Les gaz contiennent moins de particules que les liquides et les solides.
- Les particules sont largement séparées les unes des autres, leur interaction est donc faible.
- Les particules sont en mouvement constant et désordonné.
- Les gaz n'ont pas de forme ou de volume défini.
- Lorsqu'il y a des collisions entre particules, elles changent de direction et de vitesse de manière chaotique, ce qui augmente leur distance et le volume du gaz.
- La plupart des gaz sont intangibles, incolores et insipides.
- Les gaz peuvent occuper tout le volume dont ils disposent.
- Les gaz peuvent être comprimés dans la forme de leur conteneur.
Changements d'état de la matière gazeuse
Changements d'état de la matière gazeuse. Notez également la séparation entre les particules selon l'état de la matière.
Selon les variables de température et de pression, les processus de transformation de la matière peuvent être générés à partir d'un état d'agrégation ou d'un autre. Les changements de matière qui impliquent l'état gazeux sont les suivants :
Condensation ou liquéfaction
C'est le passage de l'état gazeux à l'état liquide. Elle se produit lorsqu'un gaz est soumis à une baisse de température, ce qui réduit le mouvement des particules et les encourage à se contracter jusqu'à ce qu'elles deviennent liquides. On peut citer deux exemples du quotidien avec l'eau : 1) quand les nuages se transforment en précipitations. 2) lorsqu'un verre avec une boisson froide produit des gouttes d'eau à l'extérieur en condensant l'air chaud de l'atmosphère.
Évaporation ou ébullition
C'est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Il se produit lorsqu'un liquide est soumis à une augmentation de température jusqu'à ce qu'il atteigne le point d'ébullition. Un exemple peut être vu lorsque l'eau bout dans la casserole jusqu'à ce qu'elle s'évapore.
Sublimation
C'est le passage de l'état solide à l'état gazeux sans avoir à passer par l'état liquide. La sublimation se produit grâce à des températures si extrêmes qu'elles ne permettent pas la formation de liquide. Un exemple de sublimation se trouve dans la glace sèche qui est libérée en vapeur sans passer par l'état liquide.
Sublimation inverse ou dépôt
C'est le passage de l'état solide à l'état gazeux sans avoir à passer par l'état liquide. Un exemple de sublimation inversée est l'accumulation de givre sur le sol.
Facteurs affectant les gaz
Lorsque l'air (gaz) à l'intérieur du ballon est chauffé, il augmente de volume et donc s'élève.
Le comportement des gaz est affecté par les variables suivantes :
- Volume (V) : est l'espace occupé par la matière gazeuse, qui se mesure en litres (L). Le gaz aura un volume plus ou moins grand selon la séparation entre les particules et l'espace disponible pour se dilater.
- Pression (P): est la force appliquée par surface. La pression provient du poids de l'air, donc plus un gaz monte, moins il subit de pression en raison de moins d'air. Dans le cas des gaz, la pression est mesurée en atmosphères (atm).
- Température (T): est la mesure de l'énergie cinétique produite entre les particules de gaz, qui est mesurée en unités kelvin (K). Si un corps de matière froid s'approche d'un corps chaud, le corps froid augmentera sa température.
Ces facteurs sont à leur tour liés à d'autres éléments inhérents aux gaz tels que :
- Quantité: est la quantité massique de matière gazeuse et se mesure en moles (n).
- Densité: fait référence à la relation entre le volume et le poids.
- États de la matière.
- Condensation
- Évaporation
Lois des gaz ou lois de l'état gazeux
Les lois des gaz sont appelées modèles interprétatifs qui décrivent la relation entre les différentes variables qui affectent le comportement des gaz (température, pression, quantité et volume). Il existe quatre lois sur les gaz, chacune axée sur différents aspects des gaz. Ceux-ci sont connus comme :
- La loi de Boyle: traite de la relation entre la pression et le volume.
- Loi Charles : établit la relation entre la température et le volume.
- Loi Gay-Lussac : étudier la relation entre la pression et la température.
- La loi d'Avogadro : Discutez de la relation entre le volume et le nombre de moles.
La combinaison de ces quatre lois donne naissance à la loi des gaz parfaits.
Loi des gaz parfaits
Les gaz parfaits sont ceux dont les particules n'ont ni attraction ni répulsion, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de forces intermoléculaires attractives. Les gaz parfaits sont ainsi nommés parce qu'ils sont en fait une hypothèse théorique.
La loi des gaz parfaits est représentée par la formule suivante :
PV = nRT = NkT
où:
- P : pression
- V : volume
- n : nombre de moles
- R : constante universelle des gaz (8,3145 J / mol k)
- N : nombre de molécules
- k : constante de Boltzmann (8.617385 x 10-5eV / k)
- T : température
La loi des gaz parfaits concerne la pression, le volume, la température et la masse d'un gaz en même temps dans des conditions standard.
