Chapitre XII : La vapeur d eau

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1 hapitre XII : aper d ea hapitre XII : a aper d ea XII1 : Introdction et éfinition an a thermiqe, paraèement a gaz, on tiie à arge échee e aper de différent iqide; parmi eqee a p réponde, et a aper d ea ee-ci, et tiiée comme fide moter dan e moter à aper, aini qe, comme agent caoporter dan e apparei échanger de températre an e de ca, a aper d ea et tiiée à de preion et températre qi rendent impoibe appication de oi de gaz parfait; donc, de er éqation d état et porqoi, a aper d ea doit être conidérée comme n gaz rée a aper pet être obtene de de façon : par éaporation et par ébition 1 Eaporation : on appee éaporation, a formation de aper ayant ie eement à a rface d n iqide or de éaporation, a rface ibre d iqide aie échapper de moéce qi dipoent d ne itee éeée et cee-ci, circent dan e miie ambiant 2 Ebition : ébition et e phénomène de formation de a aper opérant dan tote a mae d iqide or de ébition, i e forme de be de aper ai bien à a rface q à intérier d iqide e be, dont a denité et infériere à cee d iqide, cherchent à regagner a rface en e joignant aor a atre be de aper por échapper enite dan epace ambiant ébition a ie à ne températre déterminée por n iqide donné et ne preion donnée ette températre et appeée températre (o point) d ébition et era déignée par t Eempe : por ea o a preion atmophériqe at 1,13 bar, a températre d ébition et t 1 Ee éèe qand a preion croît et dimine qand a preion décroît iant e propriété, a aper pet être atrée o rchaffée 1 aper atrée : On appee aper atrée, a aper qi e forme en préence de ea et e troe en état d éqiibre aec cee-ci; c'et-à-dire q i y a éqiaence entre e nombre de moéce échappant d iqide et reenant à cei-ci a températre de a aper atrée et d iqide qe cei-ci contacte, et appeée températre de atration a aper atrée pet être èche o hmide On appee aper atrée èche, ne aper aboment eempte de gotteette d iqide On appee aper atrée hmide, e méange de aper atrée èche et d iqide en ébition 4 aper rchaffée : i, à a aper atrée èche, i et forni n ppément de chaer à ne preion identiqe à cee de a aper atrée èche, cee-ci deient rchaffée ette chaer ppémentaire et appeée chaer de rchaffée On dit qe a aper et rchaffée i a températre et p éeée qe cee de a aper atrée à ne même preion a températre de a aper rchaffée et déignée par a ettre t a différence t t et appeée degré de rchaffe or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 146

2 hapitre XII : aper d ea 5 reion de aper atrante températre de atration : i on enferme n iqide et a aper d ea dan ne enceinte préaabement idée, dont on contrôe a preion o a températre, on contate qe por chaqe températre, i eite ne aer de a preion à aqee e phae iqide et aper coeitent en éqiibre ette preion notée at c et a preion de aper atrante a aper en éqiibre aec e iqide qi i a donné naiance porte e nom de aper atrante éqiibre entre e phae iqide et aper à ie, or ne aer de températre notée at (dépendant de a preion) et q on appee températre de atration o températre d ébition 1 ap rchaffée iq iq ap atrée hmide 2 3 1) oint critiqe 2) empératre critiqe 3) orbe de atration ) oint o températre d ébition o de atration ) aper atrée èche e ie de point entre et, et appeé corbe d ébition e ie de point entre et, et appeé corbe de roé iotherme critiqe (c) admet o point ne tangente horizontae ( / ) c n point d infeion ( 2 / ) c itre de aper : ote e corbe cte ont tangente en à a corbe de atration af cee por,5 oient et repectiement e ome maiqe d iqide et de a aper; par définition, e titre en aper noté et a mae de aper contene dan nité de mae d méange : mae de aper 1- : mae de iqide (1-) : ome maiqe d méange ' M or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 147

3 hapitre XII : aper d ea M c X X1 X1 X9 XII2 : haer atente de aporiation et a qantité d énergie q i fat fornir à nité de mae (M) d n corp por faire paer cei-ci de état iqide à état gaze ( a températre retant contante ) On a note par : Or : δ Q d d d d d an e ca générae : cte et (t) δq d d ' d d d Q ( ) d ' aec : : ome maiqe d iqide d forme de capyron : ome maiqe aper Remarqe : ez oin d point critiqe : >> Forme de REGN 66,5, 695 t , 9 t en kca/kg en kj/kg d ' d XII3 : haer maiqe e ong de a corbe de atration On appee chaer maiqe de nité de mae (M) d iqide de atration, a qantité tee qe, por paer de à r a corbe de atration, on et à fornir ne qantité de chaer : δq d δq/d e même, on appee chaer maiqe de nité de mae de a aper atrée, a qantité tee qe por paer de à r a corbe de atration, on et à fornir ne qantité de chaer tee qe δq /t or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 148

4 hapitre XII : aper d ea δq δq 1 d XII4 : Entropie e ong de a corbe de atration or éeer de d par oie réeribe ( δi ) M d iqide de atration i, por on donne δq d d i, on e troe oin d point critiqe () on a : cte Q d δ d d n e même, por M de a aper atrée èche, aec a même hypothèe : ara :, on ' d oin d point critiqe (), cte ' n M or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 149

5 hapitre XII : aper d ea XII5 : Entropie de a aper atrée aper rchaffée XII51 : ariation d entropie (iqide atrant () aper atrée èche ()) i on pae maintenant par oie réeribe à a températre, d iqide atrant point () à a aper atrée èche point (), a ariation d entropie et : Q ' : entropie maiqe de a aper atrée èche : entropie maiqe d iqide atrant Q où finaement : δ Q dh H H ( cte ) d ' a généra : ' ' oin de point critiqe cte ' n XII52 : a de a aper atrée hmide Méange ( iqide atrant-aper ) de mae m1kg à a températre : a mae d aper 1- : a mae d iqide atrant On pae donc d iqide de atration (entropie ) à cei d méange (entropie ) en i forniant a qantité de chaer Q Q d a généra i cte on a : n point M (1-) Kg de iqide entropie (1-) Kg aper atrée hmide entropie ( 1 ) ' ' M XII53 : Entropie de a aper rchaffée a aper rchaffée étant conidérée comme n gaz parfait ; no aon : d cte d d aec or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 15 d

6 hapitre XII : aper d ea * * cte iagramme de capyron (,) iagramme entropiqe (,) XII6 : Energie interne d ne aper atrée et rchaffée XII61 - Energie interne d ne aper atrée ttribon énergie à M d iqide atrant à a températre a températre, énergie interne de M d iqide et : En fait, d d d (d δ Q d) repréente a diatation d iqide entre et, et tojor négigeabe d énergie interne de iqide atrant () e ' Q d Wp ( ' ) cte d ( ' ) a généra Energie interne aper atrée hmide i cte t ( ' t ) i 1 (aper atrée èche) d ( ' ) 1 or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 151

7 hapitre XII : aper d ea or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 152 XII62 - Energie interne aper rchaffée d δ Q δ Wp d d donne : d ) ' ( aec : 1 d d ') ( ) ' ( p d d ' ' d d a généra Energie interne aper rchaffée XII7 : Enthapie d ne aper atrée et rchaffée XII71 : Enthapie d iqide e ong de a corbe de atration H ; trè petit ( 273 K) H d H Enthapie de M d iqide atrant à a températre, (preion ) XII72 : Enthapie d méange iqide aper de titre d H H or 1 (aper atrée èche point ) d H XII73 : Enthapie de a aper rchaffée or a aper rchaffée iobare effectant a point, enthapie de a aper rchaffée et : H H p d H H p d o p d d H ca généra : Repréentation de Enthapie H r e diagramme entropiqe (,) e terme apparaît pratiqement comme n terme correctif et pet dan beacop d appication être négigé enthapie H et repréentée par aire hachrée

8 hapitre XII : aper d ea iqap 1 d XII8 : aporiation dan e diagramme () et () e proce de formation de a aper pet être deié en troi étape : -1- haffage de ea jq à a températre d ébition -2- Eaporation de ea e ébition et formation de a aper atrée èche -3- ranformation de a aper atrée èche a aper rchaffée Repréenton e troi (3) étape de aporiation citée p hat dan e diagramme () et () On coniderera qe a tranformation e déroe à preion contante, ce qi à ie pratiqement dan e chadière à aper oit 1Kg d ea omi à ne preion, préente ne températre et n ome (point1) En chaffant ea à preion contante, e ome monte et a températre agmente jq'à a températre d ébition (point 2) En continant à chaffer, ea en ébition e tranforme en aper atrée èche à températre contante (paier 2 3) Entre 2 et 3, e troe n méange d ea et de aper (aper atrée hmide) En continant à chaffer à preion contante, a aper atrée èche e tranforme en aper rchaffée a températre de a aper et on ome agmentent reion critiqe 1 2 * iqide iq ap * 3 4 empératre critiqe iotherme aper 1 * 2 3 iqap 4 * reion cte ap orbe de atration orbe de atration iagramme, iagramme, Remarqe : or a même mae d ea et por ne preion 1 >, on contate qe a températre d ébition agmente ai e même, i on a ne preion 2 <, a températre d ébition dimine or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 153

9 hapitre XII : aper d ea XII9 : Eqiibre iqide aper XII91 : Repréentation graphiqe dan e diagramme de capyron Eaporation: éotion d fide et iotherme état de départ ( iqide) On détend e iqide jq à a preion de aper atrante corbe (1) où a première partice de aper apparaît On contine à détendre at cte, a mae de aper agmente Qand tot e iqide era éaporé (point ), a preion décroît ondenation : éotion d fide et iotherme Etat de départ (aper) On comprime a aper jq à ne preion at où a première gotte d iqide apparaît On contine à comprimer at cte, tant q i y a de a aper a mae d iqide agmente Qand tote a aper et iqifiée, a preion croît : première partice de aper apparaît : dernière gotte de iqide diparaît K : point critiqe correpondant à ne températre critiqe c -deà de c, i n y a qe a aper qeqe oit a preion : première gotte de iqide apparaît (condenation corbe 2) On a en ce point a aper atrée èche : tote a aper e iqifiée ernière partice de aper diparaît e ie de point (entre et k) et appeé corbe d ébition ( à où commence ébition o éaporation) e ie de point E (entre E et k) et appeé corbe de roé ( a où commence a condenation ) p 2 1 K > k empératre critiqe iq iq - ap ap 1 orbe de atration E 2 XII92 : Repréentation graphiqe dan e diagramme (,) an e diagramme (,), a corbe obtene et appeée corbe de aporiation f(t) arrête a point critiqe or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 154

10 hapitre XII : aper d ea pproimatiement, a preion de atration at, pet être dédite en fonction de a températre, par a forme de ERY ( appicabe entre 1 et 25 ),98 (t/1) 4 o (t/1) 4 t () 1/4 1 * at oide iqide * τ ( point tripe) aper iagramme, t tc t or de thermodynamiqe (par r HENNI MNOR Z) age 155