Exercices 441
Exercice 16.4 Chauffage isobare
Méthode (16.3)
On considère une masse m = 0,50 kg d’eau
sous forme de liquide saturant, enfermée
dans un cylindre vertical fermé à son extrémité supérieur par un piston sans masse,
pouvant coulisser le long des parois du cylindre sans frottement. La pression extérieure P e est constante, égale à 2 bar, et
la surface de base du cylindre de 5,0 cm
2 .
La figure ci-contre montre le diagramme
de Clapeyron de l’eau, de masse molaire
M eau = 18 g · mol
−1 .
10
−4
10
−3
10
−2
10
−1
10
0
10
1
v (m
3 · kg
−1 )
10
−1
10
0
10
1
10
2
10
3
P (bar)
C
Gaz
Gaz + Liquide
Liquide
373 K
394 K (121
◦ C)
450 K
500 K
550 K
600 K
373 K
700 K
647 K
800 K
Eau
La température d’équilibre liquide-vapeur de l’eau sous 2 bar est T 0 = 121
◦ C.
1. Quel est le volume occupé par la masse m d’eau ? Placer le point I correspondant à l’état initial
sur le diagramme de Clapeyon.
2. On chauffe ensuite lentement le contenu du récipient, en maintenant la pression extérieure
constante, jusqu’à ce que le volume occupé par le contenu du récipient soit de 0,9 m
3 . Placer le point F correspondant à l’état final sur le graphe et estimer l’ordre de grandeur de la
température finale atteinte.
3. Dessiner l’allure du diagramme (P, T ) de l’eau et y placer les points I et F .
Exercice 16.5 Règle des moments
Méthode (16.4)
On considère une masse m = 1,0 kg d’argon enfermée dans une enceinte indéformable de volume
V 0 = 1,0 · 10
−2 m
3 , à la température T i = 90 K. La figure ci-contre montre le diagramme de
Clapeyron de l’argon, de masse molaire M Ar = 40 g · mol
−1 .
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Exercice 16.4 Chauffage isobare
Méthode (16.3)
On considère une masse m = 0,50 kg d’eau
sous forme de liquide saturant, enfermée
dans un cylindre vertical fermé à son extrémité supérieur par un piston sans masse,
pouvant coulisser le long des parois du cylindre sans frottement. La pression extérieure P e est constante, égale à 2 bar, et
la surface de base du cylindre de 5,0 cm
2 .
La figure ci-contre montre le diagramme
de Clapeyron de l’eau, de masse molaire
M eau = 18 g · mol
−1 .
10
−4
10
−3
10
−2
10
−1
10
0
10
1
v (m
3 · kg
−1 )
10
−1
10
0
10
1
10
2
10
3
P (bar)
C
Gaz
Gaz + Liquide
Liquide
373 K
394 K (121
◦ C)
450 K
500 K
550 K
600 K
373 K
700 K
647 K
800 K
Eau
La température d’équilibre liquide-vapeur de l’eau sous 2 bar est T 0 = 121
◦ C.
1. Quel est le volume occupé par la masse m d’eau ? Placer le point I correspondant à l’état initial
sur le diagramme de Clapeyon.
2. On chauffe ensuite lentement le contenu du récipient, en maintenant la pression extérieure
constante, jusqu’à ce que le volume occupé par le contenu du récipient soit de 0,9 m
3 . Placer le point F correspondant à l’état final sur le graphe et estimer l’ordre de grandeur de la
température finale atteinte.
3. Dessiner l’allure du diagramme (P, T ) de l’eau et y placer les points I et F .
Exercice 16.5 Règle des moments
Méthode (16.4)
On considère une masse m = 1,0 kg d’argon enfermée dans une enceinte indéformable de volume
V 0 = 1,0 · 10
−2 m
3 , à la température T i = 90 K. La figure ci-contre montre le diagramme de
Clapeyron de l’argon, de masse molaire M Ar = 40 g · mol
−1 .
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