La loi des gaz parfaits : pression, volume et température

Les expériences sur les gaz montrèrent l'existence du vide et mirent en évidence que l'air possède une masse. Des philosophes naturels virent en cela la démonstration de la théorie atomique de la matière, pour laquelle les substances sont faites de minuscules particules séparées par du vide. Un tel raisonnement finit par produire un modèle du comportement des gaz, décrivant les propriétés d'un idéal, appelé la loi des gaz parfaits.

Un gaz est constitué de particules minuscules (atomes ou molécules). Ici, une représentation d'un atome. © Ezumes Images, Shutterstock 

Loi des gaz parfaits, ou loi d'Avogadro-Ampère

D'un point de vue historique, la loi des gaz parfaits, ou loi d'Avogadro-Ampèreloi d'Avogadro-Ampère (1811), s'est construite sur la loi de Boyle-Mariotteloi de Boyle-Mariotte, la loi de Charles (1787) et la loi de Gay-Lussacloi de Gay-Lussac (1802). Elle s'énonce sous la forme :

Sphère de Magdebourd. Cette expérience du scientifique Otto von Guericke avait pour but de démontrer l'existence du vide et l'effet de la pression de l'air, prémices de la loi des gaz parfaits... © Gaspar Schott, DP

Propriétés des gaz parfaits

Voici les principales propriétés d'un gaz parfait :

• Le gaz est constitué de particules minuscules. Celles-ci se comportent de manière identique, qu'il s'agisse d'atomesatomes ou de moléculesmolécules. On considère que ces particules sont si petites par rapport aux distances qui les séparent qu'elles n'occupent en fait aucun volume.
• Les particules du gaz se déplacent en suivant des lignes droites, jusqu'à ce qu'elles entrent en collision avec les parois de l'enceinte ou avec une autre particule. Ces chocs donnent lieu à une pressionpression exercée par le gaz sur les parois. Ce mouvementmouvement continuel et aléatoire permet aux gaz de se mélanger uniformément.
• Les particules exercent des forces d'attraction et de répulsion électrostatiquesélectrostatiques mutuelles négligeables.
• L'énergie cinétiqueénergie cinétique moyenne des particules du gaz détermine la température du gaz.