Dans l'étude de gaz parfaits on voit qu'un gaz est composé d'atomes et de molécules, qui se meuvent selon les lois établies par la cinématique. Dans un gaz, ses particules sont généralement très éloignées les unes des autres, ayant un vide entre elles. On voit aussi que la caractéristique principale des gaz est qu'il n'y a pratiquement d'interaction entre leurs particules que lorsqu'elles entrent en collision les unes avec les autres.
Concernant la loi des gaz parfaits, on peut dire qu'elle nous montre la relation entre la pression, le volume, la température et le nombre de moles. Cette relation est obtenue à partir d'un modèle simple pour les gaz, qui permet de déterminer la relation entre des grandeurs macroscopiques à partir de l'étude du mouvement des atomes et des molécules. La théorie cinétique des gaz repose sur quatre postulats :
1 – le gaz est formé de molécules en mouvement désordonné et permanent. Chaque molécule peut avoir une vitesse différente des autres.
2 – chaque molécule de gaz n'interagit avec les autres que par collisions (forces de contact normales). La seule énergie des molécules est l'énergie cinétique.
3 – toutes les collisions entre les molécules et les parois du récipient contenant le gaz sont parfaitement élastiques. L'énergie cinétique totale est conservée, mais la vitesse de chaque molécule peut changer.
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4 – les molécules sont infiniment petites. La majeure partie du volume occupé par un gaz est un espace vide.
Sur la base de ces postulats, Boltzmann et Maxwell montrent que l'énergie cinétique moyenne des molécules totales d'un gaz parfait est proportionnelle à la température, selon l'expression :
Où k est la constante de Boltzmann et N est le nombre de molécules. La valeur de k peut être calculée à partir de la constante de gaz R et du nombre d'Avogadro NLES par
L'expression obtenue montre que la température est proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne des molécules d'un gaz parfait. Ainsi, on voit que la température est une moyenne du degré d'agitation des molécules dans un gaz. En utilisant le nombre de moles, on a :
Par Domitiano Marques
Diplômé en Physique
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SILVA, Domitiano Correa Marques da. « Théorie cinétique des gaz »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-cinetica-dos-gases.htm. Consulté le 27 juin 2021.
