Loi de Gay-Lussac

Descriptif du matériel utilisé

Dans un tube de mesure M on a introduit de l'air sec emprisonné par une colonne de mercure; la section S du tube est constante. Le volume d'air enfermé par le mercure est donc: $V=h.S+Vc$

En outre un réservoir mobile rempli de mercure est relié au tube de mercure par un tube souple. La pression dans le tube de mercure est donc égale à: $P=P_{0}+\Delta P$ avec $\Delta P =H$

La pression extérieure $P0$ sera lue sur un baromètre et $\Delta P$ sera déduite à partir de la valeur algébrique de $H$ .

Section du tube de mesure: $S=1,02 cm^{2}$

Volume de la calotte sphérique $Vc= 0.9 cm^{3}$

Observations

Du fait des phénomènes de tension superficielle il se forme un ménisque à l'interface verre-mercure. Avant chaque mesure manoeuvrer le réservoir mobile de façon à toujours avoir le même aspect du ménisque.

Le tube de mercure est entouré d'une gaine dans laquelle on peut faire circuler de l'eau à température constante. La pompe du thermostat fonctionne dès que celui-ci est sous tension.

Pour refroidir plus rapidement le bain, on peut faire circuler doucement de l'eau froide dans le serpentin échangeur qui est placé dans la cuve.

Pour des raisons de sécurité (émission de vapeurs de mercure toujours possibles), il est interdit de dépasser 70°C.

Un bouchon permet de fermer le réservoir lorsqu'il n'est pas utilisé (à cause des vapeurs de mercure éventuelles). Ne pas oublier de le retirer lors des mesures.

Schéma du montage

Consignes pour la prise de mesure

Régler la température du bain au moyen du bouton gradué et noter la température sur le thermomètre situé au dessus du tube de mercure et non sur le boîtier de régulation.

Attendre avant de faire une mesure que le voyant de chauffage se mette à clignoter: cela signifie que la température de consigne est atteinte et que la température du bain est stable.

Mode d'emploi du T.P.

Prise de mesure

La pression doit être constante, on prendra donc $P=P_{0}$ .

Pour chaque mesure on ajustera ainsi $H=\Delta P=0$ .

Faire croître par sauts de 5°C la température entre 27°C et 70°C.

Pour chaque valeur de la température déterminer le volume de gaz enfermé (en n'oubliant pas de tenir compte du volume de gaz enfermé dans la calotte sphérique).

T.P. rédigé par Anne Désert

Photos réalisées par Guillaume Isaac

Exploitation des résultats

A l'aide du logiciel Sigma-Plot tracer $V=f(T)$ .

Conclure sur la validité de la loi de Gay-Lussac.

Déterminer le coefficient directeur de la droite $\alpha$ correspondant au coefficient de dilatation isobare.

Comparer à sa valeur théorique pour un gaz parfait.