CHAPITRE XL de l'état gazeux

93. Expansibilité des gaz. — Nous avons défini Y état gazeux, cet état de la matière dans lequel les forces répulsives des atomes l'emportent sur leurs forces attractives (Cf. § 15). Il en résulte que les gaz partagent avec les liquides la propriété d'avoir leurs molécules douées d'une grande mobilité dans tous, les sens ; comme ces derniers, ils ne possèdent pas de forme propre; ils prennent celle du vase qui les contient. D'autre part, ils se distinguent des liquides par un caractère fondamental , l'absence de volume déterminé ; les molécules gazeuses, en vertu de leurs actions répulsives mutuelles, ont une tendance continuelle à s'écarter les unes des autres, et, par suite, elles se répandent dans tout l'espace qui leur est ouvert, quelle qu'en soit la grandeur. Cette propriété des gaz de se dilater indéfiniment, quand aucune force extérieure ne met obstacle à leur augmentation de volume, est ce qu'on appelle I expansibilité, et on désigne sous le nom de force d'expansion, force èlastique ou tension, l'effort avec lequel un gaz presse contre les obstacles qui s'opposent à son expansion.

Dans un gaz, de même que dans un liquide, la pression se transmet égale-" ment dans ions les sens (principe de Pascal) ; cet effet est la conséquence de la - lande mobilité des molécules gazeuses. Si , par exemple, on exerce une pression en nu point d'une masse aériforme renfermée dans un vase (dos, elia-

•WUNDT, iPhygigiM médicale. 1:J

DE LA. PESANTEUR

que poinl de cette masse et chaque point de la paroi intérieure du vase supportent cette même pression.

Les gaz, comme tous les autres corps, sont pesants : par suite, une tranche horizontale quelconque d'une masse gazeuse supporte une pression égale au poids de la colonne de gaz sus-jacente. Ainsi, chaque point de la surface terrestre est soumis à une pression représentée par le poids de la colonne d'air atmosphérique située au-dessus du lieu considéré.

9311. Poids spécifique des gaz. — Les gaz, avons-nous dit, sont pesants ; mais l'action de la pesanteur sur eux est contre-balancée jusqu'à un certain point par la force cxpansive due aux répulsions mutuelles des molécules; celles-ci cessent de se rapprocher les unes des autres , dès que la pression développée par la pesanteur est tenue en équilibre par la force répulsive, qui, on l'a vu, augmente quand la distance diminue. La chaleur accroît l'intensité des forces répulsives moléculaires; les pressions extérieures agissent, au contraire, dans le même sens que la pesanteur. Il en résulte que le poids spécifique des gaz varie avec la température et avec la pression entre des limites extrêmement écartées : il diminue très-rapidement quand la température monte ; il augmente beaucoup à mesure que le pression extérieure s'élève. Aussi faut-il avoir soin, pour les gaz encore plus que pour les solides et les liquides, de rapporter leurs poids spécifique toujours à la même pression et à la même température ; on est convenu de ramener le poids spécifique à la température de la glace fondante et à la pression normale de 76 centimètres de mercure.

La méthode employée pour déterminer la densité des gaz ne diffère pas , en principe, de celle dont on se sert pour les liquides; mais, comme tous les gaz ont une densité excessivement minime , il faut opérer sur de grandes quantités de matière. On prend donc un ballon de verre spacieux ; on le pèse successivement vide , rempli de gaz, puis d'eau, en notant la température et la pression à laquelle on opère. Ces pesées font connaître le poids P du gaz contenu dans le ballon et le poids d'un égal volume d'eau, c'est-à-dire la capacité V du ballon ; à l'aide de ces données , on calcule la densité D du gaz , par rapport à l'eau , en la tirant de la formule : P = V D (voy. § 70). Il s'agit ensuite de ramener à la température zéro et à la pression normale la densité ainsi trouvée à la température et à la pression de l'expérience ; nous donnerons plus loin (liv. Y, chap. I) les formules qui permettent d'effectuer cette correction. En opérant comme il vient d'être dit, on trouve que la densité de l'air atmosphérique rapportée à l'eau est égale à 0,001293, [d'où on conclut que le poids de 1 litre d'air, pris à 0° et à la pression de 0m,76, est de lsr,293].

Afin de comparer entre elles les densités des divers gaz, il est commode de les exprimer en fonction de l'une d'elles prise pour unité; on est donc convenu de rapporter les densités de tous les gaz à celle de l'air atmosphérique. [Il Vaudrait mieux choisir, comme l'a proposé M. Wurtz, la densité de l'hydrogène pour unité ; ce choix offrirait un douhle avantage : 1° le même nombre exprimerait la densité du gaz et son poids atomique , quand il s'agit d'un gaz simple, ou la moitié de son jwids mole cul aire, dans le cas d'un gaz composé : 2° l'air, n'étant qu'un mélange, est sujet à varier de composition et par suite de densité, tandis que la densité del'hydrogène ne saurait changer.] Le tableau

suivant renferme, dans la première colonne, 1rs densités des principaux gaz, rapportées à celle de Pair ; [dans la deuxième colonne, les densités des mêmes gaz par rapport à celle de l'hydrogène prise comme unité, et dans la troisième colonne leurs poids atomiques ou leurs poids moléculaires : |

WOMS llTÏ'ti T'A1/

rapportées a

riijdrogCuc.

rapportées

l'air.

l'oins

atomiques ou

moléculaires.

Oxygène

Chlore

Hydrogène protocarbone . . .

Protoxyde d'azote

■Air