Changements d'état des gaz

Il est possible de suivre les changements d'état d'un gaz depuis les différents points sur un diagramme de Clapeyron (p/V). Pour les cas concrets, trois axes sont nécessaires pour les variables p, V et T. En cas de changement d'état, nous nous déplaçons le long d'une courbe en 3 dimensions sur la surface dans l'espace p, V et T. Toutefois, pour simplifier, nous prenons généralement en compte la projection de la courbe dans l'un des trois plans, le plus souvent le plan p/V. Cinq changements d'état différents peuvent être considérés :

1. processus isochore (volume constant) ;
2. processus isobare (pression constante) ;
3. processus isotherme (température constante) ;
4. processus isentropique (sans échange de chaleur avec l'extérieur) ;
5. processus polytropique (échange de chaleur avec l'extérieur).

Le réchauffement d'un gaz dans un contenant fermé est un exemple de processus isochore à volume constant.

Le réchauffement d'un gaz dans une seringue obturée en maintenant une pression constante sur le piston est un exemple de processus isobare à pression constante.

Dans une bouteille, si un gaz est comprimé isothermiquement, une quantité de chaleur équivalente au travail appliqué doit être simultanément supprimée. En pratique, cela est irréalisable car l'élimination de la chaleur produite ne peut être parfaitement simultanée.

Un processus isentropique peut avoir lieu si un gaz est comprimé dans une bouteille totalement isolée, sans échange de chaleur avec l'extérieur. Il peut également avoir lieu si un gaz est détendu via un gicleur si rapidement qu'aucun échange de chaleur avec l'extérieur n'a le temps de se produire.

Le processus isotherme implique un échange total de chaleur avec l'environnement et le processus isentropique n'implique aucun échange de chaleur quel qu'il soit. En réalité, tous les processus se produisent quelque part entre ces deux extrêmes : c'est le processus polytropique.Le rapport de ce processus est le suivant :