L’essentiel du cours 461
C’est l’énergie qu’il faut fournir sous forme de transfert thermique à un kilogramme de
corps pur pour le faire passer de la phase 1 à la phase 2, à la température T et sous la
pression correspondant à l’équilibre diphasé à cette température.
On remarque que plus la température augmente, plus l’enthalpie massique de changement d’état
diminue, jusqu’à s’annuler à la pression critique. Pour une pression de 1 bar, l’enthalpie massique
de vaporisation de l’eau est égale à Δh vap = h V − h L = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 .
Comment exploiter l’enthalpie pour étudier une transformation dans laquelle
intervient un changement d’état ?
Nous souhaitons par exemple déterminer le transfert thermique nécessaire pour faire passer un
kilogramme d’eau de l’état liquide E (T E = 300 K, P = 1,0 bar) à l’état gazeux D (T D = 600 K,
P = 1,0 bar) par voie monobare : Q = ΔH ED . (Les états sont portés sur la figure 17.4).
La variation de l’enthalpie entre les états E et D étant indépendante du chemin suivi entre ces
deux états nous pouvons, pour la calculer, définir le chemin imaginaire présenté par la figure 17.5.
• Étape 1 : On amène par voie isobare le
système de l’état liquide E à l’état de
liquide saturant L.
• Étape 2 : On effectue le changement
d’état par voie isobare et isotherme, à
la température T c de l’équilibre diphasé
à la pression P , pour amener le système
dans l’état de vapeur saturante V .
• Étape 3 : On amène par voie isobare le
système de l’état de vapeur saturante V
à l’état de vapeur sèche D.
État E
T E , P
Liquide
État L
T c , P
Liquide saturant
État V
T c , P
Vapeur saturante
État D
T D , P
Vapeur
ΔH ED
mΔ vap h(T c )
(2)
ΔH L (1)
ΔH V
(3)
Figure 17.5. Chemin imaginaire.
Q = ΔH ED = ΔH L + mΔ vap h(T c ) + ΔH V = mc liq (T c − T E ) + mΔ vap h(T c ) + mc P (T D − T c )
Sachant que : T c = 373 K , Δ vap h(T c ) = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 , c liq = 4,18 kJ · K
−1
· kg
−1
et c P = 1,94 kJ · K
−1
· kg
−1 on obtient Q = 3,0 MJ. Ce résultat se retrouve par lecture directe du
diagramme enthalpique Q = m(h D − h E ) (figure 17.4).
• Définir un chemin imaginaire menant de l’état initial à l’état final dont une étape
correspond au changement d’état, réalisé par voie isobare et isotherme.
• Écrire que la variation d’enthalpie entre l’état initial et l’état final est égale à la somme
des variations d’enthalpie lors de chaque étape.
• Utiliser l’enthalpie massique de changement d’état pour exprimer la variation d’enthalpie lors de l’étape correspondant au changement d’état.
Méthode 17.4 : Exploitation de l’enthalpie lors d’un changement d’état
Exercice (17.5)
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
C’est l’énergie qu’il faut fournir sous forme de transfert thermique à un kilogramme de
corps pur pour le faire passer de la phase 1 à la phase 2, à la température T et sous la
pression correspondant à l’équilibre diphasé à cette température.
On remarque que plus la température augmente, plus l’enthalpie massique de changement d’état
diminue, jusqu’à s’annuler à la pression critique. Pour une pression de 1 bar, l’enthalpie massique
de vaporisation de l’eau est égale à Δh vap = h V − h L = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 .
Comment exploiter l’enthalpie pour étudier une transformation dans laquelle
intervient un changement d’état ?
Nous souhaitons par exemple déterminer le transfert thermique nécessaire pour faire passer un
kilogramme d’eau de l’état liquide E (T E = 300 K, P = 1,0 bar) à l’état gazeux D (T D = 600 K,
P = 1,0 bar) par voie monobare : Q = ΔH ED . (Les états sont portés sur la figure 17.4).
La variation de l’enthalpie entre les états E et D étant indépendante du chemin suivi entre ces
deux états nous pouvons, pour la calculer, définir le chemin imaginaire présenté par la figure 17.5.
• Étape 1 : On amène par voie isobare le
système de l’état liquide E à l’état de
liquide saturant L.
• Étape 2 : On effectue le changement
d’état par voie isobare et isotherme, à
la température T c de l’équilibre diphasé
à la pression P , pour amener le système
dans l’état de vapeur saturante V .
• Étape 3 : On amène par voie isobare le
système de l’état de vapeur saturante V
à l’état de vapeur sèche D.
État E
T E , P
Liquide
État L
T c , P
Liquide saturant
État V
T c , P
Vapeur saturante
État D
T D , P
Vapeur
ΔH ED
mΔ vap h(T c )
(2)
ΔH L (1)
ΔH V
(3)
Figure 17.5. Chemin imaginaire.
Q = ΔH ED = ΔH L + mΔ vap h(T c ) + ΔH V = mc liq (T c − T E ) + mΔ vap h(T c ) + mc P (T D − T c )
Sachant que : T c = 373 K , Δ vap h(T c ) = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 , c liq = 4,18 kJ · K
−1
· kg
−1
et c P = 1,94 kJ · K
−1
· kg
−1 on obtient Q = 3,0 MJ. Ce résultat se retrouve par lecture directe du
diagramme enthalpique Q = m(h D − h E ) (figure 17.4).
• Définir un chemin imaginaire menant de l’état initial à l’état final dont une étape
correspond au changement d’état, réalisé par voie isobare et isotherme.
• Écrire que la variation d’enthalpie entre l’état initial et l’état final est égale à la somme
des variations d’enthalpie lors de chaque étape.
• Utiliser l’enthalpie massique de changement d’état pour exprimer la variation d’enthalpie lors de l’étape correspondant au changement d’état.
Méthode 17.4 : Exploitation de l’enthalpie lors d’un changement d’état
Exercice (17.5)
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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