Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
G

gaz (suite)

Voici par exemple l’interprétation de la pression d’un gaz. Soit O un point fixe origine, M la position d’une molécule du gaz au temps t. Si l’on pose sont respectivement vitesse et accélération de la molécule au temps t ; étant la force appliquée à cet instant à la molécule de masse m, on a : ou, en multipliant scalairement par

Or, si on dérive deux fois on a :

d’où

égalité que l’on peut étendre à l’ensemble des molécules du gaz au temps t :
La répartition des molécules dans le volume occupé par un gaz en équilibre thermique étant uniforme et indépendante du temps, Σ(r2) est une constante, dont les dérivées sont nulles ; d’où :

La quantité est le viriel des forces appliquées aux molécules du gaz (Clausius). L’égalité

traduit le théorème du viriel : l’énergie cinétique totale de translation des molécules est égale à chaque instant au viriel des forces appliquées, changé de signe. Supposons nulles les actions intermoléculaires : les seules forces appliquées sont alors les actions de contact lors des chocs sur les parois, auxquelles sont opposées les forces de pression du gaz ; on a donc

somme étendue à la surface S qui limite le volume v du gaz ; or, on voit immédiatement que l’on a

on a donc Supposons une mole des gaz, soit M sa masse ; désignons par la moyenne des carrés des vitesses on a

le produit pv est égal aux 2/3 de l’énergie cinétique moyenne de translation des molécules du gaz.

La comparaison avec l’équation d’état du gaz parfait pv = RT montre alors que la température est proportionnelle à l’énergie cinétique moyenne de translation des molécules ; elle permet aussi une évaluation de la vitesse (quadratique moyenne)

pour O2 à 27 °C, on a

résultat vérifié par l’expérience, et d’autant plus remarquable qu’il a été obtenu très simplement.

Cette vitesse est, on le voit, inversement proportionnelle à donc à d étant la densité du gaz ; ce résultat rappelle la loi de Graham, d’après laquelle la vitesse d’effusion d’un gaz à travers un très petit orifice est inversement proportionnelle à la racine carrée de sa densité.

R. D.

➙ Chaleur massique / Coefficients thermodynamiques / Compresseur / Détente / Dilatation / Entropie / Potentiels thermodynamiques / Température / Thermodynamique / Vaporisation.

 A. Ricci, l’État gazeux (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1949, 2e éd. 1969). / E. Bloch, Théorie cinétique des gaz (A. Colin, 1951).


Deux savants


Émile Hilaire Amagat,

physicien français (Saint-Satur, Cher, 1841 - id. 1915). Il est l’auteur de travaux sur la statique des fluides (compressibilité et dilatation) et sur les variations des points de fusion avec la pression. (Acad. des sc., 1902.)


Joseph Loschmidt,

physicien autrichien (Putschirn, Bohême, 1821 - Vienne 1895). En étudiant la diffusion des gaz et en mesurant le libre parcours moyen, il a calculé une première valeur du nombre des molécules existant dans un volume donné de matière.

gaz

Forme d’énergie utilisée comme combustible gazeux.



Historique

L’emploi du gaz comme combustible remonte à des temps très anciens. Selon Aristote, les rois de Perse auraient installé leur cuisine dans des endroits où des feux sortaient de terre. Au cours des siècles, d’autres manifestations de gaz naturel se sont produites, mais l’utilisation pratique de ce gaz est toujours restée très réduite jusqu’au xxe s.

En chauffant de la sciure de bois dans un ballon de verre, Philippe Lebon (1767-1804) obtient en 1797 du gaz qu’il enflamme à l’orifice du ballon. En 1801, il réussit à éclairer par le gaz l’hôtel Seignelay à Paris. Mais, en 1804, il meurt sans avoir pu donner à son invention le développement qu’il avait pressenti pour les différentes utilisations (éclairage, chauffage, force motrice).

La même année, un Autrichien entreprenant, Winzler, s’installe à Londres, sous le nom de Winsor, et fonde une compagnie qui éclaire au gaz une partie de l’avenue Pall Mall. En 1813, la première usine apparaît aux États-Unis et, en 1819, Louis XVIII crée la première société de distribution à Paris. Jusqu’en 1850, le gaz n’est pratiquement employé que pour l’éclairage. En 1855, l’Allemand Robert Wilhelm Bunsen* invente un « brûleur à mélange préalable » donnant une flamme très chaude et non éclairante. Cette invention conduit à la création des appareils de cuisine tels qu’on les connaît dans leur principe actuellement. En 1880, l’Autrichien Karl Auer (1858-1929) met au point un manchon imprégné d’oxydes qui, fortement chauffé par la flamme de gaz, devient incandescent. L’éclairage au gaz retrouve alors un regain de faveur pendant un certain temps devant la concurrence de plus en plus vive de l’électricité. La distillation de la houille ne reste pas le seul procédé de production du gaz. D’autres méthodes variées de gazéification permettent d’obtenir divers gaz combustibles à partir des combustibles solides (houille, coke, lignite, etc.) ou des produits provenant de la distillation du pétrole brut (essences légères, gas-oils, fuel-oils, gaz liquéfiables, gaz non liquéfiables dits « gaz de raffinerie »). La clientèle appréciant les avantages spécifiques du gaz par rapport au charbon : allumage immédiat, réglage facile, rendement thermique excellent, disponibilité permanente, les consommations s’accroissent régulièrement. Mais la fourniture par canalisation se limite pratiquement aux zones à population suffisamment dense — zones urbaines ou semi-urbaines —, d’où le nom de gaz de ville qui lui est donné, en même temps que celui de gaz manufacturé, qui s’oppose à gaz naturel. En France, l’industrie gazière prospère jusqu’en 1930. Toutes les villes importantes ou moyennes et même certaines petites villes comportent alors un réseau de distribution alimenté par une usine locale. Cependant, l’arrivée en grande quantité sur le marché des produits pétroliers liquides ou gazeux devait, dans une certaine mesure, freiner l’expansion de la distribution du gaz par canalisation. En particulier, les sociétés pétrolières disposant de quantités croissantes de propane et de butane ont développé la fourniture aux usagers de gaz liquéfié en bouteilles, surtout dans les zones rurales. Mais, après la Seconde Guerre mondiale, la découverte de gisements importants de gaz naturel en France, en Europe et au Sahara modifie complètement la physionomie de l’industrie gazière. La houille, qui était la matière première fondamentale de production de gaz manufacturé, disparaît complètement pour cet emploi et est remplacée par les produits pétroliers liquides ou gazeux. Le gaz naturel lui-même est utilisé pour cette production, mais, très rapidement, on est amené à le distribuer directement aux usagers, cette conversion se justifiant amplement sur le plan économique. On assiste à une expansion spectaculaire des ventes de gaz, l’abaissement des prix entraînant un accroissement considérable de l’emploi du gaz pour le chauffage des locaux. Certaines villes de faible importance restent cependant alimentées par des usines locales fabriquant le gaz par réformage des produits pétroliers ou distribuant tout simplement du propane, de l’air propané ou de l’air butané.