Par W.D. Johnson Mis à jour le 24 mars 2022
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Les gaz étaient une énigme pour les premiers scientifiques, déconcertés par leur liberté de mouvement et leur apparente apesanteur par rapport aux liquides et aux solides. Ce n’est qu’au XVIIe siècle que les gaz ont été reconnus comme un état distinct de la matière. Une étude ultérieure a révélé des propriétés cohérentes qui définissent les gaz, toutes provenant du fait que les particules de gaz ont beaucoup plus d'espace pour se déplacer librement que les particules solides ou liquides.
Les gaz sont constitués de molécules dispersées dans un volume donné, ce qui les rend moins denses que leurs homologues solides ou liquides. Cette faible densité confère aux gaz une fluidité, permettant aux particules de se déplacer rapidement et de manière aléatoire les unes devant les autres, en se dilatant ou en se contractant sans positionnement fixe. Les grandes distances moyennes entre les molécules signifient que les interactions intermoléculaires entravent rarement le mouvement.
Les gaz n’ont pas de forme ou de volume fixe. Leur mouvement moléculaire aléatoire leur permet de se dilater ou de se contracter pour occuper tout le volume du récipient qu'ils remplissent. Ainsi, le volume d’un gaz est défini par l’espace disponible dans son contenant. Les gaz réagissent également de manière prévisible aux changements de température et de pression, se dilatant ou se contractant en conséquence.
Étant donné que les molécules de gaz sont très espacées les unes des autres, les gaz sont compressibles :la pression peut les forcer à pénétrer dans des espaces plus restreints. À l’inverse, ils sont également très extensibles, remplissant n’importe quel conteneur qu’ils occupent. Cette dualité sous-tend de nombreux processus industriels et naturels.
Le grand espace entre les molécules de gaz permet à différents gaz de se mélanger rapidement, formant un mélange homogène par diffusion.
Le mouvement constant des molécules de gaz crée une pression (force par unité de surface) sur les parois du conteneur. La pression dépend de la quantité de gaz, du volume qu'il occupe, de la température et des conditions de pression externe.