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La chimie et le sport
3.3. La loi des gaz parfaits
pour les chimistes
Qu’en
est-il
pour
les
chimistes ? Dans l’industrie,
il est rare que des procédés
impliquent des gaz dont la
pression est proche de zéro.
La loi des gaz parfaits n’est
donc généralement pas utilisable dans ce secteur d’activités. Alors à quoi sert cette
loi des gaz parfaits pour
nous chimistes ? Elle nous
permet de franchir une étape
conceptuelle très importante. La thermodynamique
est un outil conventionnel
créé pour décrire le comportement de systèmes quelconques à partir de fonctions
de variables d’état (énergie
interne, entropie, enthalpie,
etc.) et de fonctions de transfert (chaleur et travail). Cet
outil ne prend de l’intérêt que
si l’on dispose de systèmes
réels, ou modèles, suffi samment simples pour pouvoir
l’utiliser. Le gaz parfait en
est un. L’outil thermodynamique appliqué au comportement du gaz parfait conduit
à une « thermodynamique du
gaz parfait » dans laquelle
on établit des formes littérales des fonctions d’état et
de leurs variables dérivées.
Il en est ainsi du potentiel
chimique d’un gaz parfait
(Figure 17) que l’on exprime
en fonction de la valeur de sa
pression partielle. Dès lors,
on est capable de caractériser un système constitué
de gaz parfaits et son évolution. La connaissance et la
compréhension du « modèle
du gaz parfait » permet de
généraliser les formalismes à
d’autres systèmes impliquant
des solides, des liquides et des
solutés. On proposera ainsi
un modèle des « solutions
idéales » pour les mélanges
de solvants ou encore un
modèle de « solution infi niment diluée » pour les solutés.
Le recours aux propriétés du
gaz parfait permet donc de
progresser dans la formalisation des grandeurs thermodynamiques. En revanche,
au niveau des applications,
on ne pourra pas utiliser
les relations établies pour
les gaz parfaits dans le cas
comportement thermodynamique du gaz parfait
thermodynamique
pV = nRT
comportement du gaz parfait
soluƟon idéale
soluté infiniment dilué
comportements
de référence
ouƟl
système
Intérêt de la loi des gaz parfaits : définir un modèle de comportement
noƟon de fugacité
écart au modèle
pour les applicaƟons : gaz réels
Figure 17
Le gaz parfait est un modèle
qui va permettre de donner une
forme littérale aux grandeurs
thermodynamiques. Celles-ci
serviront à caractériser les
systèmes chimiques et à prévoir
leur évolution.
La chimie et le sport
3.3. La loi des gaz parfaits
pour les chimistes
Qu’en
est-il
pour
les
chimistes ? Dans l’industrie,
il est rare que des procédés
impliquent des gaz dont la
pression est proche de zéro.
La loi des gaz parfaits n’est
donc généralement pas utilisable dans ce secteur d’activités. Alors à quoi sert cette
loi des gaz parfaits pour
nous chimistes ? Elle nous
permet de franchir une étape
conceptuelle très importante. La thermodynamique
est un outil conventionnel
créé pour décrire le comportement de systèmes quelconques à partir de fonctions
de variables d’état (énergie
interne, entropie, enthalpie,
etc.) et de fonctions de transfert (chaleur et travail). Cet
outil ne prend de l’intérêt que
si l’on dispose de systèmes
réels, ou modèles, suffi samment simples pour pouvoir
l’utiliser. Le gaz parfait en
est un. L’outil thermodynamique appliqué au comportement du gaz parfait conduit
à une « thermodynamique du
gaz parfait » dans laquelle
on établit des formes littérales des fonctions d’état et
de leurs variables dérivées.
Il en est ainsi du potentiel
chimique d’un gaz parfait
(Figure 17) que l’on exprime
en fonction de la valeur de sa
pression partielle. Dès lors,
on est capable de caractériser un système constitué
de gaz parfaits et son évolution. La connaissance et la
compréhension du « modèle
du gaz parfait » permet de
généraliser les formalismes à
d’autres systèmes impliquant
des solides, des liquides et des
solutés. On proposera ainsi
un modèle des « solutions
idéales » pour les mélanges
de solvants ou encore un
modèle de « solution infi niment diluée » pour les solutés.
Le recours aux propriétés du
gaz parfait permet donc de
progresser dans la formalisation des grandeurs thermodynamiques. En revanche,
au niveau des applications,
on ne pourra pas utiliser
les relations établies pour
les gaz parfaits dans le cas
comportement thermodynamique du gaz parfait
thermodynamique
pV = nRT
comportement du gaz parfait
soluƟon idéale
soluté infiniment dilué
comportements
de référence
ouƟl
système
Intérêt de la loi des gaz parfaits : définir un modèle de comportement
noƟon de fugacité
écart au modèle
pour les applicaƟons : gaz réels
Figure 17
Le gaz parfait est un modèle
qui va permettre de donner une
forme littérale aux grandeurs
thermodynamiques. Celles-ci
serviront à caractériser les
systèmes chimiques et à prévoir
leur évolution.