CORPS PUR DIPHASÉ EN ÉQUILIBRE
critique. Les coordonnées P C et T C de ce point sont appelées pression critique et température
critique.
L’état physique du corps pur pour une température supérieure à sa température critique et une
pression supérieure sa pression critique est appelé fluide supercritique. Cet état fluide ne
peut être qualifié ni de gazeux, ni de liquide.
Exemple
Les coordonnées du point critique de l’eau sont : T C,H 2 O = 647˚C et P C,H 2 O = 218 bar.
La courbe d’équilibre solide-liquide de l’eau présente une pente négative, ce qui est
exceptionnel : les courbes d’équilibre entre phases de natures différentes sont dans la
quasi-totalité des cas des courbes croissantes.
L’expérience représentée ci-contre met en
évidence cette particularité. On suspend à
un fil de fer posé sur un bloc de glace deux
masses de 1 kg. On constate que le fil de
fer s’enfonce dans la glace qui se referme
après son passage.
fil de fer
glace
L’explication est que la pression sous le fil est très supérieure à la pression atmosphérique donc supérieure à la pression d’équilibre P S−L entre l’eau solide et l’eau liquide
à la température du glaçon (cette pression est proche de la pression atmosphérique,
puisque le glaçon est à une température proche de 0˚C).
Or dans le cas de l’eau, c’est le liquide qui est stable pour P > P S−L (voir figure 21.12)
donc la glace fond sous le fil. Le fil s’enfonce et au-dessus du fil la pression étant égale
à la pression atmosphérique la glace se reforme. Quand le fil a traversé la glace, le
morceau de glace est intact, en un seul morceau.
Expérience
7.3 Variables d’état d’un système diphasé
On considère un système Σ en équilibre thermodynamique constitué par un corps pur simultanément sous deux phases différentes I et II. Quelles sont les variables d’état nécessaires
pour décrire ce système à l’équilibre ?
Si l’on connaît la température T de Σ on connaît sa pression puisqu’elle est nécessairement
égale à P I,II (T ), pression d’équilibre entre les phases I et II. De même si l’on connaît la
pression P de Σ on connaît sa température T puisqu’elle est telle que : P I,II (T ) = P.
Il faut un paramètre qui donne la proportion des phases I et II dans le système Σ. On
peut préciser les masses m I et m II respectives des deux phases, la masse du système étant
m = m I + m II . On peut aussi donner les quantités de matière n I et n II respectives des deux
phases, la quantité de matière du système étant n = n I + n II .
On utilise souvent les titres massiques w I et w II respectifs des phases I et II dans le système
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critique. Les coordonnées P C et T C de ce point sont appelées pression critique et température
critique.
L’état physique du corps pur pour une température supérieure à sa température critique et une
pression supérieure sa pression critique est appelé fluide supercritique. Cet état fluide ne
peut être qualifié ni de gazeux, ni de liquide.
Exemple
Les coordonnées du point critique de l’eau sont : T C,H 2 O = 647˚C et P C,H 2 O = 218 bar.
La courbe d’équilibre solide-liquide de l’eau présente une pente négative, ce qui est
exceptionnel : les courbes d’équilibre entre phases de natures différentes sont dans la
quasi-totalité des cas des courbes croissantes.
L’expérience représentée ci-contre met en
évidence cette particularité. On suspend à
un fil de fer posé sur un bloc de glace deux
masses de 1 kg. On constate que le fil de
fer s’enfonce dans la glace qui se referme
après son passage.
fil de fer
glace
L’explication est que la pression sous le fil est très supérieure à la pression atmosphérique donc supérieure à la pression d’équilibre P S−L entre l’eau solide et l’eau liquide
à la température du glaçon (cette pression est proche de la pression atmosphérique,
puisque le glaçon est à une température proche de 0˚C).
Or dans le cas de l’eau, c’est le liquide qui est stable pour P > P S−L (voir figure 21.12)
donc la glace fond sous le fil. Le fil s’enfonce et au-dessus du fil la pression étant égale
à la pression atmosphérique la glace se reforme. Quand le fil a traversé la glace, le
morceau de glace est intact, en un seul morceau.
Expérience
7.3 Variables d’état d’un système diphasé
On considère un système Σ en équilibre thermodynamique constitué par un corps pur simultanément sous deux phases différentes I et II. Quelles sont les variables d’état nécessaires
pour décrire ce système à l’équilibre ?
Si l’on connaît la température T de Σ on connaît sa pression puisqu’elle est nécessairement
égale à P I,II (T ), pression d’équilibre entre les phases I et II. De même si l’on connaît la
pression P de Σ on connaît sa température T puisqu’elle est telle que : P I,II (T ) = P.
Il faut un paramètre qui donne la proportion des phases I et II dans le système Σ. On
peut préciser les masses m I et m II respectives des deux phases, la masse du système étant
m = m I + m II . On peut aussi donner les quantités de matière n I et n II respectives des deux
phases, la quantité de matière du système étant n = n I + n II .
On utilise souvent les titres massiques w I et w II respectifs des phases I et II dans le système
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