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2.1 : Prélude à la théorie cinétique des gaz

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    Comme nous l'avons vu dans le chapitre précédent, l'étude de la chaleur et de la température fait partie d'un domaine de la physique connu sous le nom de thermodynamique, dans lequel nous avons besoin d'un système macroscopique, c'est-à-dire composé d'un grand nombre (par exemple\(10^{23}\)) de molécules. Nous commençons par examiner certaines propriétés macroscopiques des gaz : volume, pression et température. Le modèle simple d'un « gaz idéal » hypothétique décrit ces propriétés d'un gaz de manière très précise dans de nombreuses conditions. Nous passons du modèle de gaz idéal à une approximation plus largement applicable, appelée modèle de Van der Waals.

    Photographie d'un volcan en éruption. Un panache géant de gaz et de poussière peut être observé en train de s'en échapper.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Une éruption volcanique libère des tonnes de gaz et de poussières dans l'atmosphère. La majeure partie du gaz est de la vapeur d'eau, mais plusieurs autres gaz sont courants, notamment des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et des polluants acides tels que le dioxyde de soufre. Cependant, les émissions de gaz volcaniques ne sont pas toutes mauvaises : de nombreux géologues pensent que, dès les premiers stades de la formation de la Terre, des émissions volcaniques se sont formées dans l'atmosphère primitive. (crédit : modification de l'œuvre par « Boaworm » /Wikimedia Commons)

    Les gaz sont littéralement tout autour de nous : l'air que nous respirons est un mélange de gaz. Parmi les autres gaz, citons ceux qui ramollissent le pain et les gâteaux, ceux qui font pétiller les boissons et ceux qui brûlent pour chauffer de nombreuses maisons. Les moteurs et les réfrigérateurs dépendent du comportement des gaz, comme nous le verrons dans les chapitres suivants.

    Pour mieux comprendre les gaz, il faut également les examiner à l'échelle microscopique des molécules. Dans les gaz, les molécules interagissent faiblement, de sorte que le comportement microscopique des gaz est relativement simple et constituent une bonne introduction aux systèmes de nombreuses molécules. Le modèle moléculaire des gaz est appelé théorie cinétique des gaz et constitue l'un des exemples classiques de modèle moléculaire qui explique le comportement quotidien.