Qu’est-ce que la pression d’un gaz ?
Les particules d’un gaz se déplacent vite sans s’arrêter et frappent sans cesse les parois de leur récipient. La force d’un seul choc est minuscule, mais le nombre de chocs est immense. La poussée de tous ces chocs sur chaque unité de surface de paroi s’appelle la pression. L’unité de pression est le pascal (Pa). 1 atm vaut environ 101 kPa.
La pression d’un gaz dans un récipient dépend de trois choses : le nombre de particules, la température et le volume. Ce simulateur montre l’effet du volume.
Qu’est-ce que la loi de Boyle-Mariotte ?
Quand la température et la quantité de gaz sont constantes, la pression est inversement proportionnelle au volume. Le produit de la pression par le volume ne change pas :
P1 · V1 = P2 · V2
| Volume | Pression |
|---|---|
| Divisé par 2 | Multipliée par 2 |
| Divisé par 3 | Multipliée par 3 |
| Multiplié par 2 | Divisée par 2 |
Exemple. Un échantillon de gaz de 3 L à 100 kPa est comprimé à 1 L sans changement de température. Quelle est la nouvelle pression ? 100 · 3 = P2 · 1, donc P2 = 300 kPa.
Pourquoi ? La température est constante, donc la vitesse des particules ne change pas. Mais les parois sont plus proches, donc chaque particule les frappe plus souvent.
Pousse le piston dans l’application Nalukh chem
Change le volume avec un curseur et observe la valeur de la pression. Ce simulateur est inclus dans l’accès complet. Le téléchargement est gratuit, et 2 chapitres et 5 simulateurs sont accessibles sans compte.
Comment utiliser le simulateur ?
- Au départ, le piston est au bord droit du récipient, et la pression indique 55.
- Fais glisser le curseur Volume vers la gauche. Le piston se déplace vers la gauche, et le gaz a moins de place.
- Observe la valeur de la pression sous le titre. Quand la pression augmente, le piston devient rouge.
- Ramène le curseur vers la droite. Le piston recule, et la pression diminue.
La pression à l’écran n’a pas d’unité. C’est un nombre qui sert à comparer. Le nombre de particules et leur vitesse ne changent pas : les conditions de la loi de Boyle-Mariotte sont donc respectées.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Fais glisser le curseur tout à gauche. Quelle est la pression la plus élevée ? Réponse : 157.
- Règle la pression sur 110. Où est le piston ? Réponse : exactement au milieu du récipient. Le volume est divisé par 2, et la pression vaut 2 fois la valeur de départ, 55.
- Utilise la loi de Boyle-Mariotte : à une pression de 157, quel pourcentage de son volume de départ le gaz occupe-t-il ? Réponse : 55 ÷ 157 ≈ 0.35, soit 35 %.
Où utilise-t-on la loi de Boyle-Mariotte ?
- Pompe à pneus. Quand tu appuies sur le piston, le volume d’air dans le cylindre diminue et la pression augmente. L’air passe alors dans le pneu.
- Seringue. Quand tu bouches l’embout avec le doigt et que tu appuies sur le piston, l’air comprimé repousse le piston.
- Respiration. Quand tu inspires, ta cage thoracique s’agrandit et la pression dans tes poumons diminue. L’air entre donc dans tes poumons.
Ce simulateur ne montre pas comment la pression change quand on chauffe un gaz. Selon la loi de Gay-Lussac, à volume constant, la pression augmente quand la température augmente. Tu peux le voir dans le simulateur Lois des gaz.
