La pression qu'exerce le gaz

Des molécules ont pour propriété de se déplacer en ligne droite jusqu’à ce qu’elles rencontrent un obstacle. En rebondissant sur la paroi du volume qui les contient, les molécules repoussent cet obstacle. Bien entendu, les parois d’une bouteille en plastique ou en verre ne sont pas « repoussées » au sens propre par des molécules mais les milliards de molécules qui percutent à chaque seconde la paroi représentent la pression exercée par le gaz.

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Petite expérience de mise en évidence : lorsqu'on souffle dans un ballon de baudruche, on fait pénétrer de l'air dans le ballon et ce sont les molécules contenues dans l'air qui exercent une pression sur la paroi du ballon et permettent qu'il gonfle. 

Variations de la pression :

La pression varie avec la température du gaz (plus le gaz est chaud, plus ses composants ont d’énergie et plus ils se déplacent) et le nombre de molécules présentes dans le volume (plus le nombre de molécules sera important plus les chocs seront présents). Ainsi si les molécules sont plus nombreuses et se déplacent plus vite, le choc contre la paroi est plus fort et donc la pression est plus forte.

Unité de la pression :

L'unité de la pression est le Pascal, à l'origine le N/M2 (force de 1 Newton sur une surface de 1 m²). La pression se calcule donc par  :  P=F/S (le quotient de la force exercée par la surface subissant la force). On peut également mesurer la pression en bar, l’équivalent de 100 000 P et d’unité b.

Loi de Boyle-Mariotte :

Cependant dans deux contenants à même température et même nombre de molécules, mais de  volumes différents, la pression est différente.
Cela s’explique facilement par le fait qu’un gaz utilise tout l’espace disponible et donc plus le volume est grand, moins les molécules de gaz seront serrées. Donc plus le volume est grand, plus la pression sera faible.

Le chimiste irlandais Robert Boyle et le physicien français Edme Mariotte, ont mis en évidence une relation entre le volume contenant le gaz et la pression qu’il exerce : p*V = k1 où p est la pression, V le volume du tube et k1 une constante.
En réarrangeant l’équation, on peut voir qu’il existe une relation inversement proportionnelle entre la pression et le volume : p = k1/V.

Ainsi si l’on verse le contenu d’une bouteille de 1L d’eau gazeuse dans une bouteille de 2L tout en remplissant la différence de volume avec de l’eau non gazeuse, sans trop prendre en compte que du gaz s’est échappé lors de la manipulation, la pression finale sera moins forte que celle de départ
.

 

Ainsi on peut expliquer que le gaz contenu dans une boisson gazeuse exerce une pression, ce qui provoque par exemple l’éjection du bouchon de champagne lors de l’ouverture de la bouteille.

 

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