En théorie, l’air humide est plus léger que l’air sec, car l’air sec est composé principalement de molécules d’azote (N2) et d’oxygène (O2) qui pèsent plus lourd que les molécules d’eau (H20) présentes dans l’air humide. Mais que dit la loi d’Avogadro à ce sujet ?
Quel est le poids moléculaire de l’eau ?
Le poids d’un atome individuel est représenté par son poids atomique. Dans ce sens, afin de vérifier si l’air humide est bien plus léger que l’air sec, il nous faut prendre le poids atomique des atomes le constituant, à savoir :
- Hydrogène (H) : 1,00784 u
- Oxygène (02) : 15,999 u
- Azote (H) : 14,0067 u
- Carbone (C) : 12,0107 u
Si l’on sait que le poids d’une molécule est déterminé en additionnant les poids atomiques de ses atomes, alors une molécule d’eau (H2O) a un poids moléculaire arrondi de 18 (1 + 1 + 16).
En partant de ce constat, le calcul est simple : l’azote libre (N2) a un poids moléculaire arrondi de 28, et une molécule d’oxygène (O2) a un poids atomique arrondi de 32. Par conséquent, une molécule d’eau est plus légère qu’une molécule d’azote ou d’oxygène. Ce qui signifie qu’en théorie, l’air humide est plus léger que l’air sec, car :
- Eau (H20) = 18,1558 u
- Azote (N2) = 28,0134 u
- Oxygène (O2) = 31,998 u
La loi d’Avogadro dite des gaz parfaits
D’après la loi d’Avogadro Amedeo découverte en 1811, tout volume fixe d’un gaz à pression et température constantes contient le même nombre de molécules. Peu importe la nature du gaz, le même nombre de molécules existera dans ce volume. C’est pourquoi, pour rendre un volume d’air donné plus humide, nous devons ajouter des molécules de vapeur d’eau à ce volume.
Le problème est que pour ajouter des molécules d’eau au volume, nous devons retirer d’autres molécules afin de conserver le nombre total de molécules dans le volume. Or, l’air sec se compose principalement de molécules d’azote et d’oxygène, qui pèsent plus lourd que les molécules d’eau.
Cela signifie que lorsqu’un volume d’air donné est rendu plus humide par l’ajout de molécules d’eau, les molécules plus lourdes sont remplacées par des molécules plus légères. Par conséquent, l’air humide est plus léger que l’air sec si les deux sont à la même température et à la même pression.