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Définition Un gaz parfait est un fluide idéal qui satisfait à l'équation d'état p., ou encore c'est un gaz qui obéit rigoureusement aux trois lois. MARIOTTE, GAY et CHARLES. On désigne par 'v' le volume d'une unité de masse, de gaz parfait et par 'Vm' le volume molaire d'un gaz parfait avec: 1 mole =6, 023. 1023 Molécules = A (nombre d'Avogadro). On considère une masse gazeuse occupant le volume V sous la pression P et la température T. Loi de MARIOTTE. Enoncé de la loi: A température constante, le produit de la pression d'une masse gazeuse par son volume est constant (cette loi est d'origine expérimentale) Sous faibles pressions, tous les gaz se comportent de la même manière quelque soit leur nature. Par définition, un gaz parfait sera un gaz pour lequel, P. V = Cte loi de MARIOTTE. Pour un gaz parfait, le produit P. V ne dépend que de la température P. V = f(T). La relation précédente à température constante peut s'écrit P = Cte/ V, ce qui conduit à un second énoncé de la loi de MARIOTTE Seconde forme de la loi de MARIOTTE.

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Correction de l'exercice sur les gaz parfaits en Terminale Générale On fait la moyenne pondérée des masse molaires donc La masse du système vaut et sa masse volumique vaut La loi des gaz parfaits donne soit (attention à penser à exprimer en kilogrammes par mole! ) À chaque inspiration, un alpiniste emplit donc ses poumons d'une masse plus de deux fois inférieure d'air, donc il reçoit moins de deux fois moins de dioxygène. Il risque donc l'hypoxie, et chaque effort lui est pénible. Correction de l'exercice sur le premier principe de la thermodynamique Le premier principe de la thermodynamique appliqué au système de l'eau s'écrit soit environ deux minutes. Correction de l'exercice sur le transfert thermique par conduction On calcule On en déduit Cette valeur est environ 13 fois plus grande que celle d'une fenêtre simple vitrage. Le flux thermique traversant une fenêtre double-vitrage est donc 13 fois plus faible, l'isolation thermique est meilleure. Correction de l'exercice sur le transfert thermique par convection La dérivée d'une fonction constante est nulle.

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Loi de CHARLES (ou 2eme loi de GAY-LUSSAC). A volume constant, l'augmentation de pression d'un gaz parfait est proportionnelle à l'élévation de la température. On a: P/T = Cte Si on considère deux états différents d'une même masse gazeuse dans lesquelles elle occupe le même volume. La pression et la température sont: P 1 et T 1 pression et température à l'état (1). P 2 et T 2 pression et température à l'état (2). On a la relation Soit P 0 et P les pressions à 0°c et t°c d'une même masse gazeuse dont le volume est invariant (constant) on a: \frac{P}{t+273}=\frac{P_{0}}{273} \quad \Rightarrow \quad P=P_{0}\left ( 1+\frac{t}{273} \right) Où P = P 0 (1+ βt) avec β=1/273 Coefficient d'augmentation de pression. Caractéristiques d'un gaz parfait: Equation d'état. On recherche l'équation qui lie les paramètres d'état (p, v, T). On considère une (U. D. M) d'un gaz parfait dans deux états différents: Etat (1): (P, V, T) Etat (2): (P', V', T') Imaginons un 3 ème état où la pression est P, la température est T'.

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Conclusion Un mélange de gaz parfaits chimiquement inertes est un gaz parfait. Exercices corrigés sur les gaz parfaits Exercice 1 On donne R = 8, 31 SI. 1) Quelle est l'équation d'état de n moles d'un gaz parfait dans l'état P, V, T? En déduire l'unité de R. 2) Calculer numériquement la valeur du volume molaire d'un gaz parfait à une pression de 1 bar et une température de 0°C. On donne 1 bar = 10 5 Pa. Solution de l'exercice 1: 1 – L'équation d'état d'un gaz parfait est: PV = nRT. On en déduit que R=PV/nT et que par suite, R est en -1. K -1. 2 – D'après la formule précédente: V=\frac{R. T}{P} = \frac{8, 31\times 273}{101300} Donc V = 22, 4. 10 −3 m 3 −1 = 22, 4 −1 Exercice 2 On note v le volume massique en m 3 -1 d'un gaz parfait de masse molaire M. 1) Montrer que l'équation d'état de ce gaz peut s'écrire Pv = rT. Préciser l'expression de r et son unité. 2) On donne: M(O) = 16 -1; R = 8, 31 SI; 1 bar = 10 5 Pa. Calculer la valeur de r pour le dioxygène. 3) En déduire le volume massique du dioxygène à 300 K et 1 bar.

Loi de Mariotte PV = P'V' P = 10 7 Pa; V= 5 10 -5 m 3; P' = 10 5 Pa d'où V'= PV/P'= 10 7 *5 10 -5 / 10 5 = 5 10 -3 m 3 = 5 L. volume auquel il faut retirer le volume de la bombe: 5 -0, 05 = 4, 95 L. (la bombe n'est pas vide, elle contient encore 0, 05 L de gaz) autre méthode: à température constante pour une quantité de gaz constante, pression et volume sont inversement proportionnels; si la pression est divisée par 100, alors le volume du gaz est multiplié par 100.

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