Variables et équations d’état

L’état physique d’une substance pure est défini par le volume V, la pression p, la température T et la quantité d’une substance n.

Ces variables d’état sont catégorisées comme extensives, qui diminuent lorsqu’un échantillon est divisé, ou intensives, qui restent constantes quelle que soit la taille de l’échantillon.

Ces variables sont interconnectées par une équation appelée équation d’état ; tout changement dans l’une des grandeurs physiques modifie les autres.

Par exemple, considérons une bouteille de gaz ayant une certaine pression initiale et un certain volume à température ambiante. Le chauffage du cylindre de gaz augmente l’énergie des molécules de gaz, les faisant entrer en collision plus fréquemment et avec une force accrue. Cela augmente la pression sur les parois du récipient, pouvant provoquer une rupture à des températures suffisamment élevées.

Pour les gaz idéaux, cette relation s’exprime par l’équation des gaz idéal, où la taille moléculaire et les interactions intermoléculaires sont négligées. Pour une quantité donnée de gaz, fixer deux variables définit automatiquement la troisième.

Cependant, les gaz réels nécessitent des équations plus complexes, comme l’équation de van der Waals, pour s’adapter aux forces intermoléculaires et aux tailles moléculaires réelles.