ÉTUDE DE L’ÉQUILIBRE LIQUIDE-GAZ
Exemple
La température d’ébullition de l’eau à la pression P 0 = 1,0 bar est θ eb,0 = 100˚C. En
altitude, la pression atmosphérique est notablement plus faible que P 0 . La température
d’ébullition est donc inférieure à celle observée au niveau de la mer. À 5 000 m la pression n’est plus que P = 0,7 bar en moyenne et, d’après la formule de Dupré, sous cette
pression la température d’ébullition est : θ eb = θ eb,0
P
P 0
1
4 90˚C. Ceci n’est pas
sans conséquence : en altitude, il faut plus de temps pour cuire un aliment dans l’eau
bouillante car la température de l’eau est plus faible !
8.4 Diagramme de Clapeyron
Sur la figure 21.8 page 765, on a observé les isothermes d’un gaz réel dans le diagramme de
Clapeyron pour des températures T supérieures à la température critique T C . On s’intéresse
maintenant aux isothermes pour des températures inférieures à T C .
En dessous de la température critique on peut avoir deux phases fluides, liquide et vapeur.
La figure 21.15 montre des isothermes obtenues expérimentalement pour l’hexafluorure de
soufre SF 6 . On observe sur ces isotherme des paliers horizontaux correspondant à l’existence
simultanée, dans la cellule expérimentale, de liquide et de vapeur. De telles isothermes portent
le nom d’isothermes d’Andrews. L’ordonnée du palier est la pression de vapeur saturante
P sat (T 0 ) à la température T 0 de l’isotherme.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
0 . 5
1
1 . 5
2
2 . 5
3
P (bar)
V (mL)
6°C
20°C
30°C
T C =45,5°C
Figure 21.15 – Diagramme de
Clapeyron expérimental de SF 6
P
v
v
v L
v G
C
T C
T < T C
T > T C
L
G
L+G
A
B
M
P sat (T )
Figure 21.16 – Diagramme de
Clapeyron (P > P T r et T > T T r ).
La figure 21.16 représente l’allure globale du diagramme. Les points A et B aux extrémités
de ces paliers forment une courbe en forme de cloche (en gris sur la figure 21.16), appelée
courbe de saturation, qui délimite le domaine d’existence simultanée de liquide et de gaz
(domaine L+G sur la figure). La partie de la courbe de saturation située à gauche de C, de
forte pente positive, s’appelle la courbe d’ébullition. La partie située à droite de C de pente
779
Exemple
La température d’ébullition de l’eau à la pression P 0 = 1,0 bar est θ eb,0 = 100˚C. En
altitude, la pression atmosphérique est notablement plus faible que P 0 . La température
d’ébullition est donc inférieure à celle observée au niveau de la mer. À 5 000 m la pression n’est plus que P = 0,7 bar en moyenne et, d’après la formule de Dupré, sous cette
pression la température d’ébullition est : θ eb = θ eb,0
P
P 0
1
4 90˚C. Ceci n’est pas
sans conséquence : en altitude, il faut plus de temps pour cuire un aliment dans l’eau
bouillante car la température de l’eau est plus faible !
8.4 Diagramme de Clapeyron
Sur la figure 21.8 page 765, on a observé les isothermes d’un gaz réel dans le diagramme de
Clapeyron pour des températures T supérieures à la température critique T C . On s’intéresse
maintenant aux isothermes pour des températures inférieures à T C .
En dessous de la température critique on peut avoir deux phases fluides, liquide et vapeur.
La figure 21.15 montre des isothermes obtenues expérimentalement pour l’hexafluorure de
soufre SF 6 . On observe sur ces isotherme des paliers horizontaux correspondant à l’existence
simultanée, dans la cellule expérimentale, de liquide et de vapeur. De telles isothermes portent
le nom d’isothermes d’Andrews. L’ordonnée du palier est la pression de vapeur saturante
P sat (T 0 ) à la température T 0 de l’isotherme.
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P (bar)
V (mL)
6°C
20°C
30°C
T C =45,5°C
Figure 21.15 – Diagramme de
Clapeyron expérimental de SF 6
P
v
v
v L
v G
C
T C
T < T C
T > T C
L
G
L+G
A
B
M
P sat (T )
Figure 21.16 – Diagramme de
Clapeyron (P > P T r et T > T T r ).
La figure 21.16 représente l’allure globale du diagramme. Les points A et B aux extrémités
de ces paliers forment une courbe en forme de cloche (en gris sur la figure 21.16), appelée
courbe de saturation, qui délimite le domaine d’existence simultanée de liquide et de gaz
(domaine L+G sur la figure). La partie de la courbe de saturation située à gauche de C, de
forte pente positive, s’appelle la courbe d’ébullition. La partie située à droite de C de pente
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