Processus isobare – Équation du gaz parfait
Voir aussi: Qu’est-ce qu’un gaz parfait
Supposons un apport de chaleur isobare dans un gaz parfait. Dans un gaz parfait , les molécules n’ont pas de volume et n’interagissent pas. Selon la loi du gaz parfait , la pression varie linéairement avec la température et la quantité, et inversement avec le volume .
pV = nRT
où:
- p est la pression absolue du gaz
- n est la quantité de substance
- T est la température absolue
- V est le volume
- R est la constante de gaz parfaite ou universelle, égale au produit de la constante de Boltzmann et de la constante d’Avogadro,
Dans cette équation, le symbole R est une constante appelée constante de gaz universelle qui a la même valeur pour tous les gaz, à savoir R = 8,31 J / mol K.
Le processus isobare peut s’exprimer avec la loi du gaz parfait comme:
ou
Sur un diagramme pV , le processus se produit le long d’une ligne horizontale (appelée isobare) qui a l’équation p = constante.
Le travail pression-volume par le système fermé est défini comme:
En supposant que la quantité de gaz parfait reste constante et en appliquant la loi du gaz parfait , cela devient
Selon le modèle de gaz parfait, l’ énergie interne peut être calculée par:
∆U = mc v ∆T
lorsque la propriété c v (J / mol K) est appelée chaleur spécifique (ou capacité calorifique ) à volume constant car, dans certaines conditions spéciales (volume constant), elle relie le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur.
En additionnant ces équations, nous obtenons l’équation de la chaleur:
Q = mc v ∆T + m R ∆T = m (c v + R) ∆T = m c p ∆T
où la propriété c p (J / mol K) est appelée chaleur spécifique (ou capacité thermique ) à pression constante.
Voir aussi: Chaleur spécifique à volume constant et pression constante
Voir aussi: formule de Mayer
La loi de Charles
La loi de Charles est l’une des lois sur le gaz. À la fin du XVIIIe siècle, un inventeur et scientifique français Jacques Alexandre César Charles étudie la relation entre le volume et la température d’un gaz à pression constante . Les résultats de certaines expériences avec des gaz à relativement basse pression ont conduit Jacques Alexandre César Charles à formuler une loi bien connue. Il déclare que:
Pour une masse fixe de gaz à pression constante, le volume est directement proportionnel à la température Kelvin.
Cela signifie que, par exemple, si vous doublez la température, vous doublerez le volume. Si vous divisez par deux la température, vous réduisez de moitié le volume.
Vous pouvez exprimer cela mathématiquement comme:
V = constant. T
Oui, il semble être identique au processus isobare du gaz parfait. Ces résultats sont parfaitement cohérents avec la loi du gaz parfait , qui détermine que la constante est égale à nR / p . Si vous réorganisez l’équation pV = nRT en divisant les deux côtés par p, vous obtiendrez:
V = nR / p. T
où nR / p est constant et:
- p est la pression absolue du gaz
- n est la quantité de substance
- T est la température absolue
- V est le volume
- R est la constante de gaz parfaite ou universelle, égale au produit de la constante de Boltzmann et de la constante d’Avogadro,
Dans cette équation, le symbole R est une constante appelée constante de gaz universelle qui a la même valeur pour tous les gaz, à savoir R = 8,31 J / mol K.
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