Calculateur de pression partielle (loi de Dalton)
Calculez la pression partielle de chaque gaz d'un mélange à partir de la pression totale et de la fraction molaire (ou du nombre de moles) de chaque composant, grâce à la loi de Dalton sur les pressions partielles : P_i = x_i × P_total.
Le calcul des pressions partielles et la loi de Dalton
Calculer les pressions partielles, c'est déterminer la pression qu'exerce à lui seul chaque gaz constituant un mélange de plusieurs gaz. Selon la loi des pressions partielles avancée par le chimiste anglais John Dalton, la pression totale d'un mélange égale la somme des pressions partielles de tous ses constituants, et la pression partielle de chacun vaut sa fraction molaire multipliée par la pression totale (P_i = x_i × P_totale). D'un mélange aussi banal que l'air jusqu'au gaz respiratoire de la plongée, les occasions de vouloir connaître la pression de chaque constituant ne manquent pas.
Saisissez la pression totale et la proportion de chaque constituant, et cet outil détermine toutes les pressions partielles automatiquement d'après la loi de Dalton. Les proportions peuvent être données en fractions molaires ou en nombres de moles ; si les fractions molaires ne totalisent pas exactement 1, l'outil les normalise en conservant les rapports, vous n'avez donc pas à vous soucier des arrondis. Tout le calcul se déroule dans votre navigateur et les nombres saisis ne sont envoyés nulle part.
Comment calculer les pressions partielles
- Choisir le mode de saisie Optez pour la saisie en fractions molaires si vous les connaissez, ou pour la saisie en moles si vous connaissez la quantité de matière de chaque constituant.
- Saisir la pression totale Portez la pression de l'ensemble du mélange (P_totale). Gardez l'unité — atm, kPa, Torr — accordée à celle dans laquelle vous souhaitez les résultats.
- Saisir la valeur de chaque constituant Indiquez pour chacun la fraction molaire ou le nombre de moles. Le bouton d'ajout permet de tenir de deux à cinq constituants.
- Consulter les pressions partielles À la saisie, la fraction molaire et la pression partielle de chaque constituant s'affichent. Si la somme des pressions partielles coïncide avec la pression totale, vous pouvez vous fier au calcul.
Astuces pour en tirer le meilleur parti
- En mode moles, il suffit de saisir le nombre de moles de chaque composant : les fractions molaires sont calculées automatiquement et totalisent toujours 1.
- En mode fraction molaire, si les fractions ne totalisent pas exactement 1, elles sont automatiquement normalisées, donc de petites erreurs de saisie n'affectent pas le calcul.
- Vous pouvez ajouter ou retirer entre 2 et 5 composants. Essayez avec les principaux constituants de l'air (azote, oxygène, argon, dioxyde de carbone).
- Pour un seul gaz, utilisez le calculateur associé de la loi des gaz parfaits (PV=nRT) afin d'explorer la relation entre pression, volume, température et quantité de matière.
Quand le calcul des pressions partielles rend service
Trouver la pression partielle d'oxygène d'après la composition de l'air
À partir des fractions molaires d'azote, d'oxygène, d'argon et de dioxyde de carbone et de la pression atmosphérique, vous obtenez toutes les pressions partielles d'un coup. Cela convient au travail préparatoire des discussions sur l'altitude et le mal des montagnes, où la pression partielle d'oxygène revient souvent.
Gérer le gaz respiratoire en plongée
De la variation de la pression totale avec la profondeur et des fractions molaires d'un mélange tel que le nitrox, on peut estimer les pressions partielles d'oxygène et d'azote, comme repère pour peser le risque de toxicité de l'oxygène ou d'accident de décompression.
Confirmer la répartition de la pression dans un mélange de laboratoire
Dans une expérience enfermant plusieurs gaz dans le même récipient, vous pouvez estimer d'avance, à partir des quantités de matière introduites, la part de pression que supporte chaque constituant.
Associer à l'équation d'état des gaz parfaits
Si vous voulez d'abord la relation entre pression, volume, température et quantité de matière pour un seul constituant, l'outil apparenté calculateur de l'équation d'état (PV=nRT) vous donne les moles de chaque constituant, que vous convertissez ensuite ici en pressions partielles.
Comparer à la pression de vapeur saturante
Pour un gaz humide, vérifier que la pression partielle de la vapeur d'eau ne dépasse pas la valeur obtenue avec le calculateur de pression de vapeur saturante donne un repère pour savoir si une condensation ou une sursaturation se produit.
Le vocabulaire de la pression partielle
- Pression partielle
- La pression qu'afficherait un seul gaz constituant d'un mélange si on le supposait occupant le récipient à lui seul. Par la loi de Dalton, elle s'obtient comme la fraction molaire du constituant multipliée par la pression totale (P_i = x_i × P_totale).
- Fraction molaire
- La part de la quantité de matière d'un constituant dans la quantité de matière totale du mélange entier. Elle prend une valeur entre 0 et 1, et les fractions molaires de tous les constituants totalisent toujours 1.
- Loi des pressions partielles de Dalton
- La loi selon laquelle la pression totale d'un mélange gazeux égale la simple somme des pressions partielles de ses constituants. Le chimiste anglais John Dalton l'a avancée en 1801.
- Pression totale
- La pression qu'un mélange de plusieurs gaz exerce dans son ensemble sur les parois de son récipient. Elle égale la somme de toutes les pressions partielles des constituants.
- Recueil sur l'eau
- Une technique expérimentale où le gaz produit est conduit dans un récipient rempli d'eau et recueilli en chassant celle-ci. Comme de la vapeur d'eau se mêle au gaz recueilli, obtenir une pression partielle exacte du gaz demande de retrancher de la pression totale la pression partielle de la vapeur d'eau, c'est-à-dire sa pression de vapeur saturante.
- Gaz parfait
- Un gaz fictif dont on suppose négligeables les forces entre molécules et le volume propre de celles-ci. La loi des pressions partielles de Dalton comme l'équation d'état (PV=nRT) sont des relations qui présupposent le comportement d'un tel gaz.
Questions fréquentes
Anecdote — Quand la pression partielle devient une question de vie ou de mort
La loi de Dalton sur les pressions partielles a été énoncée en 1801 par le chimiste anglais John Dalton, plus connu pour sa théorie atomique. Passionné de météorologie, Dalton a découvert, en étudiant le comportement de la vapeur d'eau et d'autres gaz dans l'atmosphère, que même lorsque plusieurs gaz sont mélangés, chacun se comporte indépendamment, et que la pression totale n'est que la somme des pressions partielles de chaque gaz.
L'air que nous respirons est lui-même un mélange : environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, 0,93 % d'argon et 0,04 % de dioxyde de carbone. Au niveau de la mer, où la pression totale avoisine 1 atmosphère, la pression partielle de l'oxygène est d'environ 0,21 atm — et c'est bien cette pression partielle, et non le pourcentage seul, qui détermine l'efficacité avec laquelle l'oxygène est absorbé dans le sang.
Le concept de pression partielle est également essentiel en médecine et en sciences du sport. Le mal des montagnes survient lorsque la pression atmosphérique totale diminue avec l'altitude, réduisant la pression partielle d'oxygène, tandis que la plongée sous-marine augmente la pression totale avec la profondeur, élevant la pression partielle d'azote et favorisant sa dissolution dans le sang — cause première des accidents de décompression. Bien comprendre la pression partielle n'est donc pas qu'un exercice de chimie : cela touche directement à la sécurité physique.