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Vidéo question :: Rappel du mouvement des particules de gaz dans un récipient Physique • Deuxième secondaire

Deux gaz sont mélangés dans le même récipient. Dans quelle direction les particules de gaz représentées en gris seraient-elles diffusées ?

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Transcription de la vidéo

Deux gaz sont mélangés dans le même récipient. Dans quelle direction les particules de gaz représentées en gris seraient-elles diffusées ? (A) Vers la droite. (B) Vers la gauche. (C) Dans toutes les directions. Ou (D) Elles ne se diffusent pas.

Ici, nous avons reçu un diagramme qui montre deux types différents de particules de gaz représentées en gris et en rouge mélangés dans un récipient. Pour répondre à cette question, nous devons comprendre comment se comportent les particules de gaz dans un récipient.

Donc, pour commencer, considérons un récipient différent qui ne contient qu’un seul gaz. Dans ce gaz, toutes les particules sont les mêmes. Mais nous allons utiliser une couleur différente pour celui-ci afin de le rendre plus facile à voir. Maintenant, quand une particule de gaz se déplace autour du récipient, elle entre en collision avec d’autres particules, ce qui la fait changer de direction. Parce que toutes les particules du récipient se déplacent et entrent en collision avec d’autres particules, les trajectoires que les particules empruntent sont très compliquées. Par exemple, le trajet d’une seule particule peut ressembler à ceci. Nous pouvons voir que la particule a changé de direction plusieurs fois et semble que la trajectoire qu’elle suit est complètement aléatoire.

Maintenant, en vrai, la trajectoire n’est pas réellement aléatoire car chaque changement de direction est provoqué par une collision avec une autre particule. Mais pour nous, il semble que cela puisse être un mouvement aléatoire. Maintenant, chaque particule dans le gaz se comporte de la même manière, suivant sa propre trajectoire unique et compliquée. Parce que les gaz se composent généralement d’un très grand nombre de particules et que chaque particule suit une trajectoire extrêmement compliquée, il serait pratiquement impossible de déterminer exactement comment chaque particule de gaz se déplace. Il est beaucoup, beaucoup plus facile de dire que le mouvement est effectivement aléatoire.

Quand une particule se déplace de cette manière apparemment aléatoire, nous l’appelons mouvement brownien. Parce que le mouvement brownien est effectivement aléatoire, les particules de gaz dans un récipient ne se déplacent pas dans une direction plus que dans une autre direction, tant que le gaz est réparti uniformément dans le récipient. Cependant, cela change si les particules de gaz ne sont pas réparties uniformément dans le récipient.

Imaginons un autre récipient de gaz. Supposons que tout le gaz vient d’être introduit dans le récipient du côté gauche, et que ce diagramme montre les positions des particules de gaz peu de temps après. Ici, le gaz n’est pas réparti uniformément et toutes les particules se trouvent à l’extrémité gauche du récipient. Encore une fois, nous allons utiliser d’une couleur différente pour l’une des particules afin qu’elle soit plus facile à repérer. Ici, nous pouvons voir que si cette particule se déplaçait vers la gauche, elle entrerait rapidement en collision avec une autre particule, la faisant changer de direction et revenir vers la droite.

Lorsque la particule se déplace vers la droite, cependant, il n’y a aucune particule sur sa trajectoire. Cela signifie qu’elle peut continuer à se déplacer dans cette direction jusqu’à atteindre la paroi du récipient. Tant qu’elle ne rentre pas en collision avec quelque chose, rien ne l’amène à changer de direction. Donc, dans ce cas, les particules de gaz sont susceptibles de se déplacer vers la droite. Il en va de même pour toutes les particules de gaz dans le récipient. Elles sont plus susceptibles de se déplacer vers la droite que vers la gauche. Ainsi, les particules auront tendance à se déplacer vers la droite jusqu’à ce qu’elles se répartissent uniformément dans le récipient. Le processus pour lequel les particules se déplacent jusqu’à leur dispersion s’appelle la diffusion.

Donc, nous avons vu que si les particules de gaz sont réparties uniformément dans un récipient, elles se déplaceront avec un mouvement brownien. Dans ce cas, les particules sont également susceptibles de se déplacer dans n’importe quelle direction, ce qui signifie que leur déplacement moyen est nul. D’autre part, si les particules ne sont pas réparties uniformément, elles se diffuseront dans le récipient jusqu’à ce qu’elles se répartissent de manière égale.

Maintenant, jetons un coup d’œil au récipient de gaz que la question nous demande d’examiner. Ce récipient contient deux gaz différents, indiqués en gris et en rouge. Lorsque nous avons plus d’un type de gaz dans un récipient, nous pouvons les traiter comme indépendants les uns des autres. En d’autres termes, nous pouvons supposer que les particules grises entrent en collision uniquement avec d’autres particules grises, et non avec des particules rouges. Cela signifie que nous pouvons à peu près ignorer les particules rouges. Donc, pour simplifier les choses, supprimons-les du diagramme.

Maintenant, en ne regardant que les particules grises, nous pouvons voir qu’elles sont déjà uniformément réparties dans le récipient. Aucune zone du récipient n’est beaucoup plus vide que les autres zones. Cela signifie qu’il n’y aura pas de diffusion significative ; les particules se déplaceront simplement avec un mouvement brownien normal.

La réponse est donc (D). Parce que les particules sont réparties uniformément dans le récipient, elles ne se diffusent pas.

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