Au cours des siècles, les scientifiques ont découvert des lois qui expliquent comment des propriétés telles que le volume et la pression affectent le comportement des gaz. Vous êtes témoin des applications réelles d'au moins une de ces lois - la loi de Boyle - quotidiennement, peut-être sans jamais savoir que vous observez d'importants principes scientifiques en action.
Mouvement Moléculaire, Volume et Ballons
Selon la loi de Charles, l'augmentation du volume est proportionnelle à l'augmentation de la température si vous chauffez une quantité fixe de gaz à pression constante. Démontrez cette loi en observant comment un football gonflé qui a été à l'intérieur devient plus petit si vous le prenez à l'extérieur par une journée froide. Les distributeurs de propane profitent de la loi de Charles en abaissant la température à -42,2 degrés Celsius (-44 Fahrenheit) - une action qui convertit le propane en un liquide plus facile à transporter et à stocker. La liquéfaction du propane parce que la température baisse, les molécules du gaz se rapprochent et le volume diminue.
La respiration est rendue difficile par la loi de Dalton
La loi de Dalton dit que la pression totale du mélange gazeux les gaz contenus dans le mélange, comme indiqué dans l'équation suivante:
Pression totale = pression 1 + pression 2
Cet exemple suppose que seulement deux gaz existent dans le mélange. Une conséquence de cette loi est que l'oxygène représente 21% de la pression totale de l'atmosphère, car il constitue 21% de l'atmosphère. Les gens qui montent à haute altitude connaissent la loi de Dalton quand ils essaient de respirer. À mesure qu'ils montent plus haut, la pression partielle de l'oxygène diminue à mesure que la pression atmosphérique totale diminue conformément à la loi de Dalton. L'oxygène a du mal à pénétrer dans la circulation sanguine lorsque la pression partielle du gaz diminue. L'hypoxie, un problème médical grave pouvant potentiellement entraîner la mort, peut survenir lorsque cela se produit.
Implications surprenantes de la loi d'Avogadro
Amadeo Avogadro a fait des propositions intéressantes en 1811 qui formulent maintenant la loi d'Avogadro. Il indique qu'un gaz contient le même nombre de molécules qu'un autre gaz de même volume à la même température et à la même pression. Cela signifie que lorsque vous doublez ou triplez les molécules d'un gaz, le volume double ou triple si la pression et la température restent constantes. Les masses des gaz ne seront pas les mêmes puisqu'ils ont des poids moléculaires différents. Cette loi considère qu'une montgolfière et un ballon identique contenant de l'hélium ne pèsent pas de la même manière car les molécules d'air - principalement constituées d'azote et d'oxygène - ont plus de masse que les molécules d'hélium.
La magie des relations de pression inverses < Robert Boyle a également étudié les relations intrigantes entre le volume, la pression et d'autres propriétés du gaz. Selon sa loi, la pression d'un gaz multipliée par son volume est constante si le gaz fonctionne comme un gaz parfait. Cela signifie que le volume de pression d'un gaz à un moment donné est égal à sa pression multipliée par le volume à un autre moment après avoir ajusté l'une de ces propriétés. L'équation suivante illustre cette relation:
Pressure_Before_Manipulation x Volume_Before_Manipulation = Pressure_After_Manipulation x Volume_After_Manipulation.
Dans les gaz parfaits, l'énergie cinétique comprend toute l'énergie interne du gaz et un changement de température se produit si cette énergie change. (ref 6, premier paragraphe concernant cette définition). Les principes de cette loi touchent plusieurs domaines dans la vie réelle. Par exemple, lorsque vous inspirez, votre diaphragme augmente le volume de vos poumons. La loi de Boyle soutient que la pression pulmonaire diminue, provoquant la pression atmosphérique pour remplir les poumons d'air. L'inverse se produit lorsque vous expirez. Une seringue se remplit en utilisant le même principe tirer son piston et le volume de la seringue augmente, entraînant une diminution correspondante de la pression à l'intérieur. Parce que le liquide est à la pression atmosphérique, il s'écoule dans la zone de basse pression à l'intérieur de la seringue.
