Chapitre 4
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4.1.3 Que représente un gaz parfait ?
Le gaz parfait est le modèle le plus simple que l’on puisse imaginer pour
représenter le comportement d’un gaz.
Selon ce modèle, les molécules se comportent comme des sphères rebondissant les unes contre les autres (figure 4.1). On peut imaginer un grand
nombre de très petites boules de billard en mouvement chaotique, qui se
percutent et rebondissent les unes contre les autres sans jamais s’attirer ni
dissiper leur énergie par frottement.
Dans ce chaos, la température est une mesure de l’énergie cinétique des
molécules. On la quantifie en mesurant la force résultant de l’impact des
molécules sur une paroi du récipient – c’est-à-dire avec la pression. Avec ce
modèle, nous pouvons proposer une échelle de température telle que í µí± ∝ í µí±.
Plus le nombre de molécules impactant la surface est faible, plus il faut
qu’elles l’impactent fortement pour générer une pression donnée. Ainsi,
lorsque la masse volumique í µí¼ diminue à une pression donnée, c’est que la
température augmente. On peut donc également proposer í µí± ∝
1
í µí¼ .
Si ces deux propositions sont réunies en une seule équation, nous obtenons
un modèle simple pour quantifier la température : í µí± ∝ í µí±í µí±£.
4.1.4 Que ne représente pas un gaz parfait ?
Le comportement des molécules lorsqu’elles sont proches les unes des
autres est en réalité très complexe, car les forces d’attraction y jouent un
rôle déterminant. L’influence de ces forces est d’autant plus grande que
les molécules sont lentes et structurellement complexes (l’interaction entre
deux molécules d’hydrocarbone, par exemple, est plus difficile à modéliser
que l’interaction entre deux molécules d’hélium).
Les conséquences à l’échelle macroscopique de ces interactions, et les conditions dans lesquelles elles ne doivent plus être négligées, font l’objet du
chapitre 5 (liquides et vapeurs).
Nous retiendrons pour l’instant que le modèle du gaz parfait fonctionne
mieux :
Figure 4.1 – Un gaz parfait peut être visualisé comme un ensemble de boules
en mouvement désordonné. Elles se percutent sans frottement et sans attraction
mutuelle. La vitesse de chaque boule change à chaque heurt.
Schéma CC-by-sa par l’utilisateur⋅rice Commons Sharayanan & Olivier Cleynen
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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4.1.3 Que représente un gaz parfait ?
Le gaz parfait est le modèle le plus simple que l’on puisse imaginer pour
représenter le comportement d’un gaz.
Selon ce modèle, les molécules se comportent comme des sphères rebondissant les unes contre les autres (figure 4.1). On peut imaginer un grand
nombre de très petites boules de billard en mouvement chaotique, qui se
percutent et rebondissent les unes contre les autres sans jamais s’attirer ni
dissiper leur énergie par frottement.
Dans ce chaos, la température est une mesure de l’énergie cinétique des
molécules. On la quantifie en mesurant la force résultant de l’impact des
molécules sur une paroi du récipient – c’est-à-dire avec la pression. Avec ce
modèle, nous pouvons proposer une échelle de température telle que í µí± ∝ í µí±.
Plus le nombre de molécules impactant la surface est faible, plus il faut
qu’elles l’impactent fortement pour générer une pression donnée. Ainsi,
lorsque la masse volumique í µí¼ diminue à une pression donnée, c’est que la
température augmente. On peut donc également proposer í µí± ∝
1
í µí¼ .
Si ces deux propositions sont réunies en une seule équation, nous obtenons
un modèle simple pour quantifier la température : í µí± ∝ í µí±í µí±£.
4.1.4 Que ne représente pas un gaz parfait ?
Le comportement des molécules lorsqu’elles sont proches les unes des
autres est en réalité très complexe, car les forces d’attraction y jouent un
rôle déterminant. L’influence de ces forces est d’autant plus grande que
les molécules sont lentes et structurellement complexes (l’interaction entre
deux molécules d’hydrocarbone, par exemple, est plus difficile à modéliser
que l’interaction entre deux molécules d’hélium).
Les conséquences à l’échelle macroscopique de ces interactions, et les conditions dans lesquelles elles ne doivent plus être négligées, font l’objet du
chapitre 5 (liquides et vapeurs).
Nous retiendrons pour l’instant que le modèle du gaz parfait fonctionne
mieux :
Figure 4.1 – Un gaz parfait peut être visualisé comme un ensemble de boules
en mouvement désordonné. Elles se percutent sans frottement et sans attraction
mutuelle. La vitesse de chaque boule change à chaque heurt.
Schéma CC-by-sa par l’utilisateur⋅rice Commons Sharayanan & Olivier Cleynen
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen