Chimie c1008

La relation entre le volume et la quantité (Loi d'Avogadro)

La loi d'Avogadro décrit la relation entre le volume et la quantité d'un gaz. Elle stipule que, à température et pression constantes, le volume d'un gaz est directement proportionnel à sa quantité exprimée en nombre de moles.

Le chimiste et physicien italien Amedeo Avogadro (1776-1856) a démontré qu'il existe une relation entre le volume et la quantité d'un gaz. Pour une température et une pression constantes, il a observé que le volume d'un gaz augmente lorsque sa quantité augmente, et vice versa. La relation qu'il a tirée de ses observations se nomme la loi d'Avogadro.

On peut expliquer cette variation à l'aide de la théorie cinétique des gaz. Selon cette théorie, une augmentation du nombre de particules de gaz résulte en une augmentation du nombre de collisions par unité de surface. En effet, les particules étant plus nombreuses dans un même espace, elle se heurtent entre elles et heurtent les parois du contenant plus fréquemment. Par conséquent, la pression augmente. Le volume du contenant doit donc augmenter afin de maintenir la pression constante.

Le graphique du volume en fonction du nombre de moles forme une courbe typique d'une relation directement proportionnelle.

c1008i3.JPG

Mathématiquement, on peut écrire cette relation comme suit:

|V\propto n| ou |\displaystyle \frac{V}{n}=\text {constante}|

Comme la division du volume par le nombre de moles est égale à une constante, on peut comparer deux situations pour le même gaz, en autant que la pression et la température ne varient pas. Il en résulte la relation suivante:

|\displaystyle \frac{V_{1}}{n_{1}}=\frac{V_{2}}{n_{2}}|

|V_{1}| représente le volume initial (en mL ou L)
|n_{1}| représente le nombre de moles initial (en mol)
|V_{2}| représente le volume final (en mL ou L)
|n_{2}| représente le nombre de moles final (en mol)

 

Un ballon en caoutchouc de 6L contient 3,5mol d'hélium. Quel sera le nouveau volume du ballon si on ajoute 5mol d'hélium en considérant la pression et la température constantes?

1. Identification des données du problème
|V_{1}=6L|
|n_{1}=3,5mol|
|V_{2}=x|
|n_{2}=3,5mol+5mol=8,5mol|

2. Calcul du volume final
|\displaystyle \frac{V_{1}}{n_{1}}=\frac{V_{2}}{n_{2}}|
|\displaystyle \frac{6L}{3,5mol}=\frac{V_{2}}{8,5mol}|
|x=14,6L|

3. Réponse: Le volume final est de 14,6 L.

 

La théorie sur le volume molaire gazeux est issue de la loi d'Avogadro.

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