Qu'est-ce que la loi de Gay-Lussac ?
La loi de Gay-Lussac décrit comment la pression d'une quantité fixe de gaz, enfermée dans un récipient rigide et hermétique, évolue avec la température. Lorsque le volume et le nombre de molécules de gaz restent constants, la pression du gaz est directement proportionnelle à sa température absolue. Autrement dit, chauffez le gaz et sa pression augmente ; refroidissez-le et sa pression diminue. C'est pour cette raison qu'une bombe aérosol porte une mise en garde contre la chaleur, et que la pression des pneus d'une voiture varie selon les saisons.
La formule
La loi s'écrit $$\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}$$, où \(\text{P}_1\) et \(\text{T}_1\) représentent la pression et la température initiales, et \(\text{P}_2\) et \(\text{T}_2\) les valeurs finales. La température doit impérativement être exprimée en kelvins (K = °C + 273,15) ; utiliser des degrés Celsius fausse les résultats, car le rapport n'est valable que sur une échelle absolue. Pour trouver une inconnue, on réarrange la formule : $$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \times \text{T}_2}{\text{T}_1}$$ ou $$\text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \times \text{P}_2}{\text{P}_1}$$
Comment utiliser ce calculateur
Choisissez la variable que vous souhaitez déterminer, puis saisissez les trois autres valeurs connues. La pression peut être exprimée dans n'importe quelle unité cohérente (kPa, atm, psi) à condition que les deux pressions utilisent la même unité ; le résultat sera donné dans cette même unité. Les températures, elles, doivent être en kelvins. Cliquez sur « Calculer » pour obtenir instantanément la valeur manquante.
Exemple concret
Un gaz à 100 kPa et 300 K est chauffé jusqu'à 400 K à volume constant. La nouvelle pression vaut $$\text{P}_2 = \frac{100 \times 400}{300} = \textbf{133,33 kPa}$$ La pression a augmenté parce que la température s'est élevée.
FAQ
Pourquoi la température doit-elle être en kelvins ? La proportionnalité n'est valable que sur une échelle de température absolue, où 0 correspond à l'absence totale d'agitation thermique. L'échelle Celsius possède un zéro décalé, ce qui rend les rapports invalides.
Le volume change-t-il dans cette loi ? Non. La loi de Gay-Lussac suppose que le récipient est rigide : le volume et le nombre de moles de gaz restent donc constants. Si le volume varie, utilisez plutôt la loi générale des gaz (loi combinée des gaz).
Puis-je utiliser le psi ou l'atm ? Oui, n'importe quelle unité de pression convient, du moment que les deux pressions partagent la même unité. Le résultat est alors renvoyé dans cette unité.
