Lois de CHARLES Jacques Alexandre César et Gay-Lussac


Jacques Charles
Physicien français né à Beaugency en 1746, et décédé en 1823 à Paris. Il a fait de nombreuses recherches sur les gaz. En 1783, Charles fut le premier à se servir de l’hydrogène dans le but de gonfler les ballons.En 1787 il proposa une hypothèse qui étudie la variation du volume d’une masse de gaz en fonction de la température lorsque la pression et le nombre de moles restent constants. Ce savant a découvert que le volume d’un gaz est directement proportionnel à la température. Sa loi porta son nom même si il ne publia pas sa théorie De plus, grâce à plusieurs études effectué par Charles, il a pu démontrer que chaque degré de refroidissement diminuait le volume d’un gaz d’environ 1/273 de son volume initial. Ce qui voulait dire que le volume d’un gaz est nul à -273 C.
Gay-Lussac
Chimiste et physicien, né à Saint-Léonard en 1778, il a étudié à l’école Polytechnique. Il s’est orienté vers le domaine de l’ingénierie et il est devenu professeur de chimie à ce même établissement..Ses premières études portaient sur la dilatation des gaz et des vapeurs.Il s’est basé sur les hypothèses de Boyle-Mariotte qui énonça que les gaz qui ont été comprimé réagissent de la même façon.De plus, il s’est servi des études de Charles qui ont aboutit a la conclusion que les gaz refroidit ou chauffe se conduit d’une façon pareil .Suite à ces énoncés , il a formulé une loi en 1802 une loi qui se rapporte au gaz parfait et qui étudie la variation de la pression d’une masse de gaz en fonction de la température lorsque le volume et le nombre de moles restent constants.

Première loi de Charles et Gay-Lussac

Donc leur loi peut s’énoncé tel que suit :
Le rapport entre le volume et la température est constant si la pression et le nombre de mole sont constants en d’autres mots cette loi peut s’écrire ainsi :
V1/V2=T1/T2(n et p sont constant)T1 et T2 étant deux températures absolues quelconques, et v1 et v2 les volumes correspondant
Comme tous les corps, un gaz se dilate lorsque nous élevons la température donc les molécules s’éloignent les unes des autres donc le volume augmente .Si,au cours de l’échauffement , la pression demeure constante,le volume va varier linéairement en fonction de la température. Ce résultat, établi dès 1787, constitue la loi de Charles.

Alors voici un exemple où la loi de Charles est appliquée :

Premier Loi de Charles et Gay-Lussac
Exemple :
Une masse de gaz a un volume de 6,4 L, mesuré à 65 'C. À quelle température son volume deviendra 405mL?
Solution :

V / T = V1 / T1

6,4 L / 338 K = 0,405 L / T1
T1=0,405 L x 338 K / 6,4 L
T1 = 21 K
Température = 21 K - 273 = -252 degrés Celsius


Deuxièmement loi de Charles et Gay-Lussac

À pression constante, le volume d’une masse donnée d’un gaz est directement proportionnelle a la température lorsque le volume et le nombre de moles restent contants.Donc, si on chauffe un gaz sans laisser varier son volume, sa pression augmente linéairement avec la température.Par exemple, un volume d’oxygène réagit toujours avec deux volumes d’hydrogène. Mathématiquement cette loi peut s’écrire de la façon suivante :

P1/T1 = P2/T2 (Nombre de moles et Volume constants) P1 et P2 étant deux pressions quelconques, et T1 et T2 les températures correspondants.


Deuxième Loi de Charles et Gay-Lussac

Exemple :
Du gaz propane est entreposé à 5 'C dans un réservoir à haute pression de 750 kPa. À quelle température faut-il porter le réservoir pour diminuer la pression à 200 kPa ?
Solution :

P / T = P1 / T1

750 kPa / 278 K = 200 kPa / T1
T1 = 200 kPa x 278 K / 750 kPa

T1 = 74,1 K
Température = 74,1 K - 273 = -198,9 degrés Celsius