CHAPITRE 21 – SYSTÈME THERMODYNAMIQUE À L’ÉQUILIBRE
puisque la masse et le volume de chaque tube sont constants. Les évolutions sont
représentées par des droites verticales.
• Tube (1) : le point représentatif se rapproche de la courbe d’ébullition. La quantité
de gaz diminue donc le ménisque de séparation liquide/gaz monte jusqu’à disparition complète du gaz.
• Tube (2) critique : le point représentatif reste à peu près à même distance des deux
courbes de saturation donc le ménisque ne bouge pas. Lorsque la température atteint T C , le système passe dans l’état de fluide supercritique, il n’y plus de différence entre liquide et gaz et le ménisque disparaît brusquement.
• Tube (3) : le point représentatif se rapproche de la courbe de rosée. La quantité de
liquide diminue, donc le ménisque descend jusqu’à disparition complète du liquide.
V
V
V
L
L
L
Tube 1
Tube 2
Tube 3
critique
Figure 21.17 – Tubes de
Natterer.
P
C
T C
v
v 1 v 2 v 3
Figure 21.18 – Évolution des
tubes de Natterer.
En fait, l’expérience est plus spectaculaire lorsqu’ayant réalisé ce qui précède, on
laisse les tubes se refroidir à l’air libre, c’est-à-dire lentement. En ce qui concerne les
tubes (1) et (3), il y a peu de changement si ce n’est l’évolution inverse des ménisques.
En revanche dans le tube (2) on assiste au phénomène d’opalescence critique lorsque
le point représentatif passe le point critique. Alors que pour une température supérieure à T C le corps est translucide et qu’il n’y a pas de ménisque, au passage du point
critique le corps devient « opaque » puis, juste après, lorsqu’il redevient translucide,
le ménisque réapparaît exactement où il était auparavant.
Il faut prendre garde avant de dire qu’un liquide a une masse volumique très supérieure à celle de sa vapeur. Cela n’est vrai que si la température est très inférieure à
la température critique.
✎
8.7 Le stockage des fluides
Le point critique joue un rôle important dans le choix des conditions de stockage des fluides.
Quand le fluide a sa température critique T C inférieure à la température ambiante, la « bouteille de gaz » contient un fluide supercritique, sous pression élevée, pour réduire l’encombrement. C’est le cas avec N 2 (de température critique θ C,N 2 = −147˚C), ou H 2 (de température
critique θ C,H 2 = −240˚C).
782
puisque la masse et le volume de chaque tube sont constants. Les évolutions sont
représentées par des droites verticales.
• Tube (1) : le point représentatif se rapproche de la courbe d’ébullition. La quantité
de gaz diminue donc le ménisque de séparation liquide/gaz monte jusqu’à disparition complète du gaz.
• Tube (2) critique : le point représentatif reste à peu près à même distance des deux
courbes de saturation donc le ménisque ne bouge pas. Lorsque la température atteint T C , le système passe dans l’état de fluide supercritique, il n’y plus de différence entre liquide et gaz et le ménisque disparaît brusquement.
• Tube (3) : le point représentatif se rapproche de la courbe de rosée. La quantité de
liquide diminue, donc le ménisque descend jusqu’à disparition complète du liquide.
V
V
V
L
L
L
Tube 1
Tube 2
Tube 3
critique
Figure 21.17 – Tubes de
Natterer.
P
C
T C
v
v 1 v 2 v 3
Figure 21.18 – Évolution des
tubes de Natterer.
En fait, l’expérience est plus spectaculaire lorsqu’ayant réalisé ce qui précède, on
laisse les tubes se refroidir à l’air libre, c’est-à-dire lentement. En ce qui concerne les
tubes (1) et (3), il y a peu de changement si ce n’est l’évolution inverse des ménisques.
En revanche dans le tube (2) on assiste au phénomène d’opalescence critique lorsque
le point représentatif passe le point critique. Alors que pour une température supérieure à T C le corps est translucide et qu’il n’y a pas de ménisque, au passage du point
critique le corps devient « opaque » puis, juste après, lorsqu’il redevient translucide,
le ménisque réapparaît exactement où il était auparavant.
Il faut prendre garde avant de dire qu’un liquide a une masse volumique très supérieure à celle de sa vapeur. Cela n’est vrai que si la température est très inférieure à
la température critique.
✎
8.7 Le stockage des fluides
Le point critique joue un rôle important dans le choix des conditions de stockage des fluides.
Quand le fluide a sa température critique T C inférieure à la température ambiante, la « bouteille de gaz » contient un fluide supercritique, sous pression élevée, pour réduire l’encombrement. C’est le cas avec N 2 (de température critique θ C,N 2 = −147˚C), ou H 2 (de température
critique θ C,H 2 = −240˚C).
782