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--> girouette
--> granule (de glace)
--> grêle
--> grand frais
--> gravitation
--> gel
--> gaz carbonique
--> grésil
--> grand vent
--> grille
--> géopotentiel
--> grain
--> gaz parfait
--> g
--> grêlon
--> gaz rare
--> givre
--> genre (de nuage)
| METEO FRANCE - gaz parfait
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Niveau d'explication :
Lors des évolutions auxquelles elle est soumise,
une parcelle de gaz de masse donnée m peut passer
successivement par différents états que servent Ã
décrire certains paramètres géométriques ou
physiques. Parmi ceux-ci, les plus importants et
les plus connus sont le volume V occupé par la
parcelle, la pression p qui y règne (et qui
s'exerce aussi sur les frontières ou les parois
contenant la parcelle), enfin la température t Ã
laquelle elle se trouve. Notons que les grandeurs
m , V , p , t sont mesurables respectivement en
kilogrammes, en mètres cubes, en pascals et en
degrés Celsius ; cependant, nous recourrons plutôt
pour la température à des mesures T
(obligatoirement positives) effectuées en kelvins
, c'est-à -dire en degrés de l' échelle de
température absolue , la correspondance avec l'
échelle de température Celsius s'effectuant alors
par les égalités t = T - 273,15 ou T = t + 273,15
: le "zéro absolu", pour lequel les molécules du
gaz perdent toute énergie d'agitation, se situe Ã
- 273,15 °C , et aucune température ne peut être
inférieure à ce chiffre.
Ceci étant, on constate par l'expérience, et l'on
confirme par la théorie, que dans un corps gazeux
les trois paramètres V , p , T ne sont pas
indépendants l'un de l'autre : pour un gaz de
composition fixe (comme par exemple l' air sec ,
constitué pratiquement d'azote, d'oxygène et d'
argon en proportions constantes), on peut
considérer en première approximation qu'une
parcelle de ce gaz, de masse donnée m , évolue de
façon telle que le produit de sa pression p par
son volume V reste proportionnel à sa température
absolue T ; il s'agit là d'une loi physique, qui
s'appelle l' équation d'état des gaz parfaits et
qui s'écrit donc sous la forme p V = K T , où K
représente un coefficient de proportionnalité
associé à la parcelle considérée.
En réalité, les gaz ne suivent qu'imparfaitement
la relation simple proposée par cette loi (pour
qu'ils la respectent rigoureusement, il faudrait
notamment que leurs molécules n'aient aucune
interaction entre elles, ce qui ne peut jamais
être le cas) : c'est l'une des raisons pour
lesquelles on parle de "gaz parfait" dans les cas
où l'on admet la validité de cette relation.
Cependant, la proportionnalité entre le produit du
volume par la pression et la température constitue
une approximation suffisamment précise pour être
utilisable dans de nombreux domaines courants de
la physique, et en particulier en météorologie ,
où elle s'applique non seulement à l'air sec, mais
aussi à la vapeur d'eau : dans une parcelle d' air
humide à la pression atmosphérique p , les
pressions respectives mises en jeu dans
l'expression de cette loi sont alors les pressions
partielles p a et e de l'air sec et de la vapeur
d'eau dans la parcelle, soit p a V = K a T et e =
K v T , où les coefficients K a et K v s'associent
respectivement à la masse m a de l'air sec et à la
masse m v de la vapeur d'eau (avec m a + m v = m
et p a + e = p ).
L' hypothèse d'Avogadro , dont nous avons fait
mention à l'article relatif aux lois de Charles ,
spécifie que le coefficient de proportionnalité K
ne dépend que du nombre de molécules de gaz
contenues dans la parcelle de volume V ; en
rapportant ce nombre N à un nombre très grand N A
— le nombre d'Avogadro , égal au nombre de
molécules contenues dans 2 g d'hydrogène
diatomique à 0 °C sous la pression atmosphérique
normale — , on en déduit pour K l'expression K = n
R A , où n égale N / N A et où R A est une
constante universelle. Alors, si N A molécules du
gaz considéré pèsent m A kilogrammes, on aura
aussi bien K = m R , où la constante R , égale à R
A / m A , dépend de la nature du gaz (à la
différence de R A ). L'équation des gaz parfaits
s'écrit ainsi p V = m R T ou, en introduisant la
masse volumique ρ du gaz de la parcelle (avec ρ =
m / V ) : p = ρ R T , qui est sa forme couramment
utilisée en météorologie.
Droits de reproduction et de diffusion réservés METEO FRANCE 2003 |
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