Qu'est-ce que la loi d'Avogadro?
Le scientifique italien Avogadro a émis l'hypothèse que, dans le cas de "gaz parfaits", si la pression (P), le volume (V) et la température (T) de deux échantillons sont identiques, le nombre de particules de gaz dans chaque échantillon est également identique. le même. Cela est vrai que le gaz soit constitué d'atomes ou de molécules. La relation est valable même si les échantillons comparés sont de différents gaz. Seule, la loi d'Avogadro a une valeur limitée, mais si elle est associée à la loi de Boyle, à la loi de Charles et à la loi de Gay-Lussac, on en déduit l'importante équation des gaz parfaits.
Les relations mathématiques suivantes existent pour deux gaz différents: P 1 V 1 / T 1 = k 1 et P 2 V 2 / T 2 = k 2 . L'hypothèse d'Avogadro, mieux connue aujourd'hui sous le nom de loi d'Avogadro, indique que si le côté gauche des expressions ci-dessus est identique, le nombre de particules est identique dans les deux cas. Le nombre de particules est donc égal à k fois une autre valeur dépendant du gaz spécifique. Cette autre valeur intègre la masse des particules; c'est-à-dire qu'il est lié à leur poids moléculaire. La loi d'Avogadro permet de mettre ces caractéristiques en forme mathématique compacte.
La manipulation de ce qui précède conduit à une équation du gaz idéal sous la forme PV = nRT. Ici, "R" est défini comme la constante de gaz idéale, tandis que "n" représente le nombre de moles, ou le multiple de la masse moléculaire (MW) du gaz, en grammes. Par exemple, 1,0 gramme d'hydrogène gazeux - formule H 2 , MW = 2,0 - équivaut à 0,5 mole. Si la valeur de P est donnée dans les atmosphères avec V en litres et T en degrés Kelvin, alors R est exprimé en litres-atmosphères-par-mole-Kelvin. Bien que l'expression PV = nRT soit utile dans de nombreuses applications, l'écart est parfois considérable.
La difficulté réside dans la définition de l'idéalité; il impose des restrictions qui ne peuvent exister dans le monde réel. Les particules de gaz ne doivent pas posséder de polarités attractives ou répulsives - c'est une autre façon de dire que les collisions entre particules doivent être élastiques. Une autre hypothèse irréaliste est que les particules doivent être des points et leurs volumes, zéro. Beaucoup de ces déviations par rapport à l'idéalité peuvent être compensées par l'inclusion de termes mathématiques pouvant être interprétés physiquement. D'autres déviations nécessitent des termes viriaux qui, malheureusement, ne correspondent de manière satisfaisante à aucune propriété physique; cela ne jette aucun discrédit sur la loi d'Avogadro.
Une simple mise à niveau de la loi des gaz parfaits ajoute deux paramètres, "a" et "b". Il lit (P + (n 2 a / V 2 )) (V-nb) = nRT. Bien que "a" doive être déterminé expérimentalement, il concerne la propriété physique de l'interaction des particules. La constante "b" concerne également une propriété physique et prend en compte le volume exclu.
Bien que les modifications pouvant être interprétées physiquement soient attrayantes, l’utilisation de termes d’expansion viriale présente des avantages uniques. L'un d'entre eux est qu'ils peuvent être utilisés pour correspondre étroitement à la réalité, permettant d'expliquer dans certains cas le comportement des liquides. La loi d'Avogadro, appliquée à l'origine à la phase gazeuse uniquement, a ainsi permis de mieux comprendre au moins un état condensé de la matière.