vendredi 5 mai 2017

Volume molaire d'un gaz parfait

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I. Définition

  • Le volume molaire d'un gaz parfait est le volume occupé par une mole de n'importe quel gaz parfait dans des conditions normales de température et de pression. ( à savoir : 1,013.105  Pa [1013 hPa] et 0° Celsius  [273,15 Kelvin]). Cette condition se note CNTP ou TPN.  
  • Ce volume est de 22,41 L - 0,02241 m³ dans les conditions NTP.
  • Sauf indications contraires, le volume molaire d'un gaz est toujours exprimé selon les CNTP !
  • 1 mole de composé à l'état gazeux occupera un volume de 22,4 L

unité du volume molaire :

Son unité est le litre par mole (L·mol-1). Dans les unités du système international, le volume molaire s'exprime en mètres cubes par mole(m3·mol-1). 
  • Conditions de laboratoire | Convention (CL)
Pression = pression atmosphérique (1013 hPa) et température fixée à 25°C (298,15 Kelvin) ; Le volume molaire d'un gaz vaut alors 24,47 L·mol-1 que nous estimerons à 24 L·mol-1
Le volume molaire est une grandeur physico-chimique qui dépend de l'élévation de la température et de la pression.

II. Formules

Le volume molaire peut se calculer en utilisant la formule :
V_m = \frac{V}{n}
Cette formule s'applique aux gaz uniquement avec
  • V , le volume en litres et
  • n la quantité de matière en moles.
En utilisant la formule de calcul de la masse molaire M
n = \frac{m}{M}
on peut déterminer une seconde formule :
m = \frac{V \times M}{V_m}.
 
Pour calculer le nombre de moles d'un gaz parfait dans d'autres conditions, la formule suivante est à appliquer : P. V = n. R. T. où, P = la pression exprimée en Pa, V est égale au volume (en m³), n est la quantité de matière (nombre de moles), R = la constante du gaz parfait (8,314) et T,  la température absolue exprimée avec l'échelle de Kelvin.
On peut aussi utiliser la relation des gaz parfaits :
pV = nRT
afin de déterminer le volume molaire selon la formule :
V_m = \frac{RT}{P}.

Dans les exercices, nous utiliserons pour la pression : 1 atm , le volume sera exprimé en litre , et R vaudra alors 0,082. Il s'agit d'unités plus courantes en chimie et en thermodynamique chimique.

 (Conditions CNTP )
1. Quel est le volume de 1000 moles de dioxygène (O2) ?
2. Quel est le volume qu'occupe 0,25 mole de Néon (Ne) ? 
3. Combien y a-t-il de moles de CO2  (dioxyde de carbone) dans 4,2 litres  ?

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