Fiche de révision : Propriétés des gaz et de l’air

📋 Plan du Cours

1. Pression et chocs des particules
2. Compressibilité et expansibilité
3. Solubilité des gaz dans l’eau
4. Composition et pression de l’air
5. Masse et masse volumique de l’air

📖 1. Pression et chocs des particules

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression d’un gaz : Correspond à la valeur de la force exercée par les chocs des particules sur les parois par unité de surface et s’exprime en pascals (Pa).

★ À maîtriser

• Les particules d’un gaz se déplacent constamment de manière désordonnée et leurs collisions avec les parois du récipient génèrent une force qui tend à pousser ces parois.

Compléments

• Un hectopascal vaut 100 Pa et un bar vaut 100 000 Pa.

• La pression d’un gaz se mesure avec un manomètre et la pression de l’air avec un baromètre.

💡 Astuce mémo

Chocs des particules → force sur les parois → pression

📖 2. Compressibilité et expansibilité

★ À maîtriser

📌 Un gaz est compressible lorsque son volume peut être réduit sans modifier la quantité de gaz, ce qui augmente le nombre de chocs sur les parois et la pression.

📌 Un gaz est expansible lorsque son volume peut être augmenté sans modifier la quantité de gaz, ce qui diminue le nombre de chocs sur les parois et la pression ; le gaz se détend.

Compléments

• Lorsqu’on pousse le piston d’une seringue reliée à un manomètre, le gaz est comprimé et sa pression augmente.

• Lorsqu’on tire le piston d’une seringue reliée à un manomètre, le gaz se détend et sa pression diminue.

💡 Astuce mémo

Piston poussé : pression augmente ; piston tiré : pression diminue

📖 3. Solubilité des gaz dans l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Solubilité d’un gaz : Volume de ce gaz, exprimé en litres, que l’on peut dissoudre dans un litre de liquide.

★ À maîtriser

📌 La solubilité d’un gaz augmente avec la pression ; lorsque la quantité maximale de gaz est dissoute, la solution est saturée.

• 🔄 À l’ouverture d’une bouteille gazeuse, il se produit la séquence suivante:
  1. La pression diminue rapidement
  2. La solubilité des gaz dissous diminue
  3. Les gaz se dégagent sous forme de bulles

Compléments

• À 20 °C et sous une pression de 1 bar, un litre de dioxyde de carbone gazeux peut être dissous au maximum dans un litre d’eau.

💡 Astuce mémo

Pression diminue → solubilité diminue → bulles dégagées

📖 4. Composition et pression de l’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Composition de l’air : Mélange de gaz composé de 78 % de diazote, de 21 % de dioxygène et d’autres gaz comme le dioxyde de carbone, l’hélium, la vapeur d’eau et l’argon.
• Pression atmosphérique : Pression de l’air contenu dans l’atmosphère ; à l’altitude de 0 m au niveau de la mer, elle vaut 1013 hPa, soit environ 1 bar ou 1 atm.

★ À maîtriser

• Dans une approximation, l’air contient environ 80 % de diazote et 20 % de dioxygène, soit environ quatre fois plus de diazote que de dioxygène.

• Le dioxygène est essentiel à la vie et son manque conduit à la mort.

Compléments

📌 La pression atmosphérique diminue lorsque l’altitude augmente et varie légèrement selon les conditions météorologiques.

💡 Astuce mémo

78–21 : diazote majoritaire, dioxygène vital

📖 5. Masse et masse volumique de l’air

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique de l’air : Quotient de la masse d’un échantillon d’air par son volume et vaut environ 1,3 g/L à température et pression ambiantes.

★ À maîtriser

• La masse d’un litre d’air peut être mesurée par déplacement d’eau en pesant un ballon vide, en retirant un volume d’air par immersion, puis en pesant le ballon gonflé et en comparant les deux masses.

📐 Formule - La masse volumique de l’air vérifie $\rho_{air}=\frac{m}{V}$, la masse vérifie $m=\rho\times V$ et le volume vérifie $V=\frac{m}{\rho}$.

Compléments

• Pour un ballon dont la masse gonflé est de 220,6 g et la masse dégonflé de 220,3 g, la masse de 250 mL d’air est de 0,3 g et celle d’un litre d’air est de 1,2 g après multiplication par quatre.

• Un échantillon de 253 mL d’air ayant une masse de 0,33 g possède une masse volumique de 1,3 g/L, car 253 mL correspondent à 0,253 L.

• La masse de 1,6 L d’air est d’environ 2,1 g et le volume occupé par 1,0 g d’air est d’environ 0,766 L.

💡 Astuce mémo

Mesurer la masse → mesurer le volume → calculer ρ

📊 Tableaux de synthèse

Composition de l’air