Transcription de la vidéo
Laquelle des courbes du graphique montre comment le volume d’un gaz varie avec sa température lorsqu’il est maintenu à pression constante?
Sur ce graphique du volume de gaz par rapport à la température du gaz, nous pouvons compter cinq courbes différentes. Il y a la courbe noire, la courbe bleue, la courbe violette, la courbe rouge et la courbe verte. L’une d’entre elles, nous dit-on, montre comment le volume d’un gaz varie avec sa température quand il est maintenu à une pression constante.
En considérant nos cinq courbes, nous pouvons les diviser en deux groupes. Le premier groupe, qui représente les courbes généralement inclinées vers le bas, comprend les courbes bleue et noire. L’autre groupe, les courbes généralement inclinées vers le haut, comprend les courbes violette, rouge et verte. Imaginons maintenant que notre réponse se trouve parmi les courbes inclinées vers le bas, les courbes bleue et noire. Cela signifierait que, étant donné le gaz, si nous augmentons la température du gaz, disons en lui transférant de l’énergie thermique, alors le volume de ce gaz diminuerait en conséquence. C’est ce que les courbes bleue et noire indiquent.
Physiquement cependant, nous savons que ce n’est pas possible que la température d’un gaz augmente et que son volume diminue. En fait, même pour un gaz maintenu à pression constante, on s’attendrait au contraire, à mesure que sa température augmente, son volume augmente également. Puisque nos deux courbes descendantes contredisent cette conclusion, à savoir que lorsque la température augmente, le volume augmentera également, nous ne choisirons ni l’une ni l’autre comme réponse.
En revanche, pour nos courbes ascendantes, ces courbes indiquent la tendance générale selon laquelle, lorsque la température d’un gaz augmente, son volume augmente également. La question devient alors « Laquelle de ces trois courbes représente le mieux ce changement ? » Il existe une loi connue sous le nom de loi de Charles, qui stipule que le volume d’un gaz maintenu à une pression constante est proportionnel à la température du gaz. Une façon équivalente d’écrire ceci est de dire que le volume 𝑉 est égal à une constante 𝑘 fois la température du gaz 𝑇. Notez que cette relation implique que si nous doublons, par exemple, le volume 𝑉 d’un gaz - c’est-à-dire si le volume 𝑉 est de deux fois 𝑉 - alors pour que la loi de Charles soit vraie, la température 𝑇 doit également doubler de 𝑇 à deux fois 𝑇.
Cela signifie que le volume est proportionnel à la température, ce qui implique une relation linéaire si nous la représentons sur notre graphique. Alors, compte tenu de nos trois courbes ascendantes, le violet, le rouge et le vert, laquelle que nous voulons identifier est linéaire, de manière que si nous doublons le volume, nous doublons également la température 𝑇 de notre gaz ? Avec cette condition en place, nous voyons qu’une seule de ces trois courbes satisfait à cette exigence. La courbe rouge est la seule qui montre une relation linéaire entre le volume et la température. C’est-à-dire que cette courbe est conforme à la loi de Charles. Pour notre réponse, nous choisissons la courbe rouge.
