I Définition II Grandeurs L'état d'un gaz dépend de 4 variables: la pression « P », le volume Donc: si: est le coefficient de solubilité du gaz i dans le liquide
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dans le présent exposé que la solubilité d'un gaz et celle d'un solide sont prévisibles quand la A Solubilité des gaz D'après la définition que nous avons
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2 2 – Solubilité des solides dans les liquides La loi de Henry s'applique pour tous les mélanges résultant de gaz dissous dans un solvant Remplaçant cette expression de dU dans la définition de dF, la condition d'évolution devient :
Propriétés thermodynamiques de systèmes contenant des gaz
décrire la solubilité de gaz pouvant participer à des réactions chimiques en phase aqueuse La loi de Henry s'écrit alors : fi v = ai Hi, s La définition du
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Ainsi qu'en 3ème, lors de l'étude du pH et de l'acidité Prérequis : La définition de la solubilité d'une substance (solide ou gaz) ainsi que la méthode de
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BIOPHYSIQUE DE1 L"ETAT
GAZEUX
Cours de Biophysique1èreannée Médecine
Mmele Professeur N. BEN RAIS AOUAD
Mme Pr N Ben Raïs Aouad
Directeur de la Formation et la recherche en
biophysique et médecine nucléaireFaculté de médecine et de pharmacie Rabat
Chef de service de médecine nucléaire
N BEN RAIS AOUAD2
Chef de service de médecine nucléaire
Hôpital Ibn SINA Rabat
Equipe de médecine nucléaire Ibn SinaPr N Ben Rais,Pr As I Ghfir, Pr As H GuerroujBIOPHYSIQUE DE L"ETAT
GAZEUX
PlanI. DéfinitionII. Grandeurs fondamentales
N BEN RAIS AOUAD3
III. Etat gazeux parfaitIV. Mélanges gazeuxV. Dissolution des gazL"état gazeux est
l"état le plus dispersé de la matière. Il présente certaines propriétés : -Il n"y a quasiment aucune interaction entreI- Définition
N BEN RAIS AOUAD4
-Il n"y a quasiment aucune interaction entre les molécules. - Les particules gazeuses se déplacent de manière désordonnée. - Un gaz n"a pas de forme propre - Un gaz est compressibleII. Grandeurs fondamentales
L"état d"un gaz dépend de 4 variables
: la pression " P », le volume " V », la température " T » et la quantité exprimée en nombre de moles " n».N BEN RAIS AOUAD5
en nombre de moles " n».A- Pression "P »
F: force (en Newton) exercée sur la surface:S (m 2) FSP = N.B : la tensionT =F LUnités
• Le Pascal ou N/m 2: PaDim: MLT
-2.L-2= ML-1T-2 • Le cm de mercure (cmHg):c"est la pression nécessaire pour induire une dénivellation h=1 cm dans un manomètre à N BEN RAIS AOUAD6
dénivellation h=1 cm dans un manomètre à
mercure(1cmHg = 98,1 Pa). • L"atmosphère : AtmCorrespond à la valeur de la pression
atmosphérique au niveau de la mer :1 Atm = 760 mmHg ≈≈≈≈100 kPa ≈≈≈≈10 m
d"eau ≈≈≈≈1 kg/cm2≈≈≈≈1 Bar
Dans un fluide (liquide ou gaz) au repos, existe une pression due au poids du fluide et appelée en général pression hydrostatique , cette pression obéit aux3 lois
Loi fondamentale de la statique des fluides
Loi de Pascal
N BEN RAIS AOUAD7
pression hydrostatique , cette pression obéit aux3 lois
suivantes: - En un point du fluide cette pression a la même valeur dans toutes les directions - En tout point d"un même plan horizontal cette pression a la même valeur -La différence de pressionΔΔΔΔP
existant entre deux niveaux d"une différence de hauteurΔΔΔΔh
dans un fluide de masse volumiqueρρρρsoumis à l"intensité
N BEN RAIS AOUAD8
fluide de masse volumiqueρρρρsoumis à l"intensité
du champ terrestre gest donnée par la relation générale: ΔΔΔΔP = -ρρρρ.g.ΔΔΔΔhB- Volume "V»
• Il est exprimé en m3. Dim:L3 • Pour un nombre de moles net une température θθθθ constants , le volume Vdiminue lorsque la pressionPaugmente ( loi de Boyle-Mariotte) :
PV=Cte
N BEN RAIS AOUAD9
C - Température:
• Elle est exprimée en degré Kelvin (K) ou degréCelsius (°C) [0 °C = +273 °K] .
• Pour n= Cte et P= Cte , le Vvarie linéairement avec la température ( Loi de Gay Lussac).D - La quantité en moles "n»:
• Exprimée en mole. • Sous une P = 1 atm et θ= 0 °C1 mole de gaz parfait occupe un
N BEN RAIS AOUAD 10
1 mole de gaz parfait occupe un volume de 22,4 L= 22,4. 10 -3m3
A- Définition
Un gaz est considéré
parfait lorsque ses molécules sont très éloignées les unes desIII. Etat gazeux parfait
N BEN RAIS AOUAD 11
molécules sont très éloignées les unes des autres ,c"est-à-dire lorsqu"elles se trouvent dans un très grand volume donc à pression faible ou à température élevée .B- Équation d"état des gaz parfaits
III. Etat gazeux parfait
PV = n.R.T
N BEN RAIS AOUAD 12
PV = n.R.T
P: pression (Pa) V: volume en m³ n: nombre de moles de gaz T: température en Kelvin R: constante des gaz parfaits = 8.314 J.mol-ⁱ.K-ⁱPV = n.R.TDim de R:R=P V/n.T=ML
-1T-2.L 3(n -1.θθθθ-1)N BEN RAIS AOUAD 13
R=P V/n.T=ML
-1T-2.L 3(n -1.θθθθ-1)Dim R=
ML2T-2
(n-1.θθθθ-1)
En médecine, on exprime les volumes gazeux sous trois conditions principales:1. STPD :S: standard de température:T (=0 °C), P:pression
C-Conditions d"expression des volumes
gazeuxN BEN RAIS AOUAD 14
1. STPD
:S: standard de température:T (=0 °C), P:pression
(1atm), D: Dry (sec:non mélangé à la vapeur d"eau)2. BTPS
:B:Body ,T:Temperature (Température du corps), P: pression de l"atmosphère où le gaz se trouve,S: saturé en vapeur d"eau.
3. ATPS
:A: ambiant (pression et température),S: saturé en vapeur d"eau (mesure in vitro).
1. Fraction molaire "x
i» Si considère un Gaz i dans un mélange gazeux, la fraction molaire xiest définie par le rapport :IV. Mélanges gazeuxA. Fraction molaire/ Composition en volume
nN BEN RAIS AOUAD 15X
i = ni n n i : nombre de moles du gaz i n: nombre de moles du mélange gazeuxSachant que:n = ΣΣΣΣni
ΣΣΣxi= 1
Xiest alors une grandeur sans dimension.
2. Composition en volume
Si on considère un Gaz i dans un mélange gazeux, la composition en volume est définie par le rapport :N BEN RAIS AOUAD 16 définie par le rapportComp en vol Vi
Volume occupé par le gaz i
VVolume total du mélange gazeux
Si on applique la loi des gaz parfaits:■
Au gaz i :
PVi = ni RT
Vi =ni RT
P ViN BEN RAIS AOUAD 17
Au mélange :
PV = nRT
PV =n RT
P ViV Vi V= ni n= xi N.B :La composition en volume
, très utilisée dans l"industrie et les mesures des gaz, correspond en fait à la fraction molaire xi. Si on place dans le volume V( d"un mélange gazeux), nimoles d"un gaz i, à la température T, elles se trouvent à une pression Pi:B- Notion de pression partielle "Pi » :
N BEN RAIS AOUAD 18
Pi =n iRTVPour le mélange gazeux :
P =nRT
VD"où:
Pi nin= ni PiPP xP = Comp en vol x PViN BEN RAIS AOUAD 19
Pi nin X P Pi:pression qu"aurait le gaz i s"il occupait seul le volume, elle est appelée pression partielle du gaz idans le mélange
xP = Comp en vol x P ViV