L’essentiel du cours 435
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P (bar)
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100
200
300
400
500
P V
m /R (K)
200 K
300 K
400 K
Azote N 2
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
v (m
3 · kg
−1 )
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P (bar)
200 K
300 K
400 K
N 2
Gaz parfait
Figure 16.4. Diagrammes d’Amagat et de Clapeyron du diazote (mise en évidence des
limites du modèle du gaz parfait).
Comment déterminer une pression à partir d’un équilibre mécanique ?
La pression qu’exerce un fluide sur une paroi est définie comme le rapport de la force qu’exerce le
fluide divisée par l’aire de la paroi. À l’échelle microscopique, la force de pression est causée par
les collisions entre les molécules du fluide et la paroi.
Supposons que l’on chauffe de l’eau contenue dans une casserole de section S recouverte par un
couvercle de masse m. Au bout d’un certain temps, on constate que le couvercle se soulève. Supposons qu’il soit à l’équilibre mécanique. En utilisant un axe (Oz) ascendant, les forces exercées
sur le couvercle sont :
• le poids du couvercle :
#»
P = m #» g = −mg #» u z ;
• la force de pression exercée par l’air extérieur à la pression P 0 :
#»
F ext = −P 0 S #» u z ;
• la force de pression exercée par l’air intérieur et la vapeur d’eau à la pression P présents à
l’intérieur de la casserole :
#»
F int = P S #» u z .
L’équilibre mécanique du couvercle (
#»
P +
#»
F ext +
#»
F int =
#»
0 ) se traduit par l’équation :
P = P 0 +
mg
S
Avec m = 0,20 kg, S = 2,0 · 10
−2 m
2 et g = 9,8 m · s
−2 , on obtient mg/S = 98 Pa 10
−3 bar.
Comme P 0 1,0 bar, l’influence du poids du couvercle sur la pression est négligeable et P P 0 .
Pour que la pression dans la casserole reste égale à 1 bar malgré la vaporisation de l’eau, il faut
que la vapeur puisse s’échapper par les bords du couvercle.
Dans une cocotte minute, la vapeur ne peut s’échapper que par une petite soupape de sécurité au
débit insuffisant pour éviter une augmentation de la pression (elle ne fait que la limiter pour des
raisons de sécurité) qui engendre une augmentation de la température de cuisson à ébullition.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
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Gaz parfait
Figure 16.4. Diagrammes d’Amagat et de Clapeyron du diazote (mise en évidence des
limites du modèle du gaz parfait).
Comment déterminer une pression à partir d’un équilibre mécanique ?
La pression qu’exerce un fluide sur une paroi est définie comme le rapport de la force qu’exerce le
fluide divisée par l’aire de la paroi. À l’échelle microscopique, la force de pression est causée par
les collisions entre les molécules du fluide et la paroi.
Supposons que l’on chauffe de l’eau contenue dans une casserole de section S recouverte par un
couvercle de masse m. Au bout d’un certain temps, on constate que le couvercle se soulève. Supposons qu’il soit à l’équilibre mécanique. En utilisant un axe (Oz) ascendant, les forces exercées
sur le couvercle sont :
• le poids du couvercle :
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P = m #» g = −mg #» u z ;
• la force de pression exercée par l’air extérieur à la pression P 0 :
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F ext = −P 0 S #» u z ;
• la force de pression exercée par l’air intérieur et la vapeur d’eau à la pression P présents à
l’intérieur de la casserole :
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F int = P S #» u z .
L’équilibre mécanique du couvercle (
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P +
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F ext +
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F int =
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0 ) se traduit par l’équation :
P = P 0 +
mg
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Avec m = 0,20 kg, S = 2,0 · 10
−2 m
2 et g = 9,8 m · s
−2 , on obtient mg/S = 98 Pa 10
−3 bar.
Comme P 0 1,0 bar, l’influence du poids du couvercle sur la pression est négligeable et P P 0 .
Pour que la pression dans la casserole reste égale à 1 bar malgré la vaporisation de l’eau, il faut
que la vapeur puisse s’échapper par les bords du couvercle.
Dans une cocotte minute, la vapeur ne peut s’échapper que par une petite soupape de sécurité au
débit insuffisant pour éviter une augmentation de la pression (elle ne fait que la limiter pour des
raisons de sécurité) qui engendre une augmentation de la température de cuisson à ébullition.
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