Les lois

Les lois de Gay-Lussac

Illustre chimiste de l'époque, C. Berthollet, le recrute ( 1806 )comme assistant dans un laboratoire privé qu'il avait crée à Arcueil près de Paris.. dans ce laboratoire, Gay-Lussac devait mener une bonne partie de ses recherches.

Sa première contribution importante à la physique date de janvier 1802, ou il donne lecture devant l'Institut de son mémoire -. " Recherche sur la dilatation des gaz et des vapeurs " ( 1 ère loi ). Des résultats sur les gaz avaient déjà été obtenus par le physicien J.Charles, qui les avaient communiqués à J. L. Gay-Lussac mais ne les avait pas publiés.

Gay-Lussac refait des mesures de dilatation à pression constante ( processus isobare ) sur plusieurs gaz et il en conclut que l'augmentation de volume avec la température est la même quel que soit le gaz, obtenant une loi du type :

V = Vo ( 1 + g t)

du moins dans un registre de températures allant de 0 à 100° C.

Vo : volume occupé par le gaz à 0•C; g : dilatabilité volumique g = 1 / 273,15 = 0,00366.

Aujourd'hui cette loi est notée : V / T = cte
( T température absolue exprimée en Kelvin = t + 273,15 )

Dispositif utilisé par Gay-Lussac pour ses expériences de dilatation des gaz

L'appareil comporte le ballon A rempli d'air sec, séparé de l'atmosphère par un bouchon de mercure mn placé dans un tube capillaire gradué. Il est porté successivement à la température de la glace fondante et de la vapeur d'eau bouillante, et on note la position de l'index de mercure mn pour déduire la variation de volume de l'air du ballon.

"Pour introduire dans l'appareil de l'air desséché, on commence par emplir de mercure le réservoir A et la tige. On adapte ensuite à l'extrémité de la tige un tube plus large CC', contenant des fragments de chlorure de calcium, on renverse l'appareil et avec un fil de platine introduit dans le tube capillaire, on provoque la sortie du mercure, qui se trouve remplacé par de l'air sec. Avec quelques précautions, on parvient à n'avoir que la petite colonne de mercure qui va servir d'index mn " (Traité de Physique Élémentaire, par E. Fernet, 1885).

La 1 ère loi de Gay- Lussac associée à la loi de l'abbé Edme Mariotte( 1620-1684 ) natif de Dijon sur le processus isotherme et la loi de Jacques Alexandre César Charles (1746- 1829) sur le processus isochore débouche sur l'équation d'état des gaz parfaits :

P V = n R T

où P est exprimée en Pascal ( Pa ) V en ( m³ ) n en moles ( mol) R en ( J. mol^-1 .K^-1 )
T en degrés Kelvin ( K )
La constante des gaz R = 8,31441 J. mol^-1 .K^-1

Nous retrouverons Gay-Lussac dans d'autres domaines de la chimie ( sodium, potassium, bore, iode, ... ) ou une compétition s’établira dans ce domaine avec Davy.