Chapitre 5: L'AIR-LES GAZ - Physique-Chimie Troisième | DigiClass
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L'AIR-LES GAZ

I.  L’air

A.  La composition de l’air

$\textbf{L’air contient en volume}$ $\frac{1}{5}$ $\textbf{d’oxygène soit 20% et}$ $\frac{4}{5}$ $\textbf{d’azote soit 80%.}$

$\textbf{Remarque :}$ Des mesures précises montrent que l’air contient 78% diazote ($N_{2}$) , 21% dioxygène ($O_{2}$) et 1% d’autres gaz. Dans les 1% il y a les gaz rares (néon, hélium, krypton, argon, …) il y a aussi du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau et quelques traces d’hydrogène.

$\textbf{Méthode pratique : comment calculer les différents volumes}$

B.  Masse volumique

Dans les conditions normales de température et de pression la masse volumique de l’air est sensiblement égale à $1,2g/l$ ou $1,2kg/m^{3}$.

C.  Pression atmosphérique

$\textbf{La pression atmosphérique est la pression exercée par l’air sur tout ce qu’il touche.}$

La pression atmosphérique au niveau de la mer est de 1013 mbar  soit 1013 hectopascals ou 760mm de mercure.

II.  Le modèle des gaz

A.  Structure moléculaire des gaz

Un gaz est constitué de petits grains invisibles de matières appelés molécules. La taille de la molécule est l’ordre de $10^{-9} m$ sa masse est environ $10^{-26} kg$.

$\textbf{Tous les gaz sont faits de molécules, on dit qu’ils ont une structure moléculaire.}$

B.  La structure dispersée des gaz

La distance séparant les molécules étant très grande par rapport à leurs dimensions.

$\textbf{On dit que les gaz ont une structure dispersée car il existe beaucoup de vide entre les molécules des gaz.}$

C.  Mouvement perpétuel des molécules ou le « Chaos moléculaire »

Les molécules des gaz ne restent pas immobiles, elles ont un mouvement incessant et désordonné. Elles se heurtent, changent de direction, rebondissent sur les parois du récipient qui contient le gaz. $\textbf{On dit que chaos moléculaire règne à l’état gazeux.}$

III.  Les propriétés de gaz

A.  Compressibilité

On peut diminuer le volume d’un gaz, on dit que le gaz est compressible.

En raison du vide qui existe entre les molécules, elles peuvent se rapprocher par compression pour occuper un petit volume, cela entraine une augmentation de la pression du gaz.

Définition

La compressibilité est la propriété des gaz qui leur permet de passer d’un grand volume à un petit volume.

 

B.  Expansibilité

On peut augmenter le volume d’un gaz, on dit que le gaz est expansible.

L’agitation incessante et désordonnée des molécules tend à les disperser, elles occupent ainsi tout volume qu’on leur offre. Cela entraine une diminution de la pression du gaz.

Définition

L’expansibilité est la propriété des gaz qui leur permet de passer d’un petit volume à un grand volume.

 

C.  Miscibilité

Plusieurs gaz mis ensemble se mélangent aisément, on dit que les gaz sont miscibles.

En raison du vide qui existe entre les molécules et leur agitation incessante, les molécules d’un gaz peuvent  pénétrer un autre gaz.

Définition

La miscibilité est la propriété des gaz qui leur permet de se mélangent aisément.

 

IV.  EXERCICESD’APPLICATION

$\textbf{Questions de cours}$

  1. Définir les trois propriétés suivantes des gaz : compressibilité ; expansibilité ; miscibilité.
  2. Pourquoi dit-on que les gaz ont une structure dispersée ?
  3. Qu’est-ce que le chaos moléculaire ?
  4. Rappeler la composition de l’air en volume.
  5. Expliquer grâce au modèle moléculaire des gaz le phénomène de pression.
  6. Si on augmente le nombre de molécules sans changer leur vitesse ni le volume qu’elles occupent, la pression augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? pourquoi ?
  7. Si on augmente la température la vitesse des molécules augmente. Si on garde le même nombre de molécules et le même volume ; en augmentant la température, la pression augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? pourquoi ?
  8. Répondre par vrai ou faux
    1. Les molécules d’un gaz sont distantes de quelques nanomètres.
    2. Les molécules d’un gaz se déplacent toutes dans la même direction.
    3. L’agitation des molécules est temporaire.
    4. La pression est due aux chocs des molécules.

$\textbf{Exercice 1}$ : Une salle de classe a les dimensions suivantes : L = 9,50m  l = 8,20m et h = 4,00m.

Calculer le volume d’air contenu dans cette salle. Quelle est la masse d’air contenu dans la salle. On donne $ρ_{air}=2,3g/l$

$\textbf{Exercice 2 }$ : un bocal de volume 200ml contient de l’air. Quel est le volume de dioxygène contenu dans ce bocal ? Quel est le volume d’azote contenu dans ce bocal ?