Chapitre 5
117
Introduction
Ce chapitre 5 a exactement les mêmes objectifs que le chapitre 4 (le gaz
parfait), mais appliqués à l’étude des fluides qui se liquéfient et se vaporisent.
Il se propose ainsi de répondre à deux questions :
• Comment peut-on décrire le comportement d’un liquide ou d’une vapeur
lorsqu’on les chauffe ou les comprime ?
• Comment peut-on prévoir les valeurs de í µí±¢ et de ℎ lorsqu’on utilise de
l’eau ?
Ce chapitre est incompatible avec le chapitre 4 (le gaz parfait) et nous devons
ici oublier tout ce qui y a été appris.
5.1 Ébullition et liquéfaction
5.1.1 Qu’est-ce qu’un liquide ?
Un liquide est un fluide (c’est-à-dire un corps sans forme définie) dont les
molécules sont très rapprochées, mais libres de se déplacer les unes par
rapport aux autres.
« La vapeur n’est ici qu’un moyen
de transporter le calorique ; elle remplit
le même office que dans le chauffage
des bains par la vapeur, à l’exception
que dans le cas où nous sommes son
mouvement est rendu utile. »
Sadi Carnot, 1824
Réflexions sur la puissance motrice du
feu et des machines propres à développer
cette puissance [4]
Concrètement, on obtient un liquide à partir d’un gaz en ralentissant et
rapprochant ses molécules. Il n’y a pas de réaction chimique en jeu. Ainsi,
de l’eau liquide et de la vapeur d’eau sont constituées de la même matière
(des mêmes molécules) : elle est seulement assemblée différemment.
Par rapport aux gaz, les liquides présentent deux différences importantes :
• Ils sont pratiquement incompressibles, c’est-à-dire que leur volume spécifique í µí±£ varie très peu lorsqu’on les compresse 1 ;
• Ils sont sujets aux effets de la tension de surface, ce qui comble les esthètes
et les mécanicien/nes des fluides (figure 5.1) mais est sans conséquence
en thermodynamique.
Figure 5.1 – La tension de surface donne aux liquides des propriétés fascinantes
mais sans aucune conséquence en thermodynamique. Il s’agit pour nous de « la
même eau » qu’elle soit à l’état gazeux ou liquide.
Photo CC-by par l’utilisateur⋅rice Commons Fcb981
1 Piège classique, le terme incompressible ne veut pas dire que la pression est
constante ou uniforme (bien au contraire). Il signifie seulement que le volume
spécifique í µí±£ (et de facto la masse volumique í µí¼) restent constants.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
117
Introduction
Ce chapitre 5 a exactement les mêmes objectifs que le chapitre 4 (le gaz
parfait), mais appliqués à l’étude des fluides qui se liquéfient et se vaporisent.
Il se propose ainsi de répondre à deux questions :
• Comment peut-on décrire le comportement d’un liquide ou d’une vapeur
lorsqu’on les chauffe ou les comprime ?
• Comment peut-on prévoir les valeurs de í µí±¢ et de ℎ lorsqu’on utilise de
l’eau ?
Ce chapitre est incompatible avec le chapitre 4 (le gaz parfait) et nous devons
ici oublier tout ce qui y a été appris.
5.1 Ébullition et liquéfaction
5.1.1 Qu’est-ce qu’un liquide ?
Un liquide est un fluide (c’est-à-dire un corps sans forme définie) dont les
molécules sont très rapprochées, mais libres de se déplacer les unes par
rapport aux autres.
« La vapeur n’est ici qu’un moyen
de transporter le calorique ; elle remplit
le même office que dans le chauffage
des bains par la vapeur, à l’exception
que dans le cas où nous sommes son
mouvement est rendu utile. »
Sadi Carnot, 1824
Réflexions sur la puissance motrice du
feu et des machines propres à développer
cette puissance [4]
Concrètement, on obtient un liquide à partir d’un gaz en ralentissant et
rapprochant ses molécules. Il n’y a pas de réaction chimique en jeu. Ainsi,
de l’eau liquide et de la vapeur d’eau sont constituées de la même matière
(des mêmes molécules) : elle est seulement assemblée différemment.
Par rapport aux gaz, les liquides présentent deux différences importantes :
• Ils sont pratiquement incompressibles, c’est-à-dire que leur volume spécifique í µí±£ varie très peu lorsqu’on les compresse 1 ;
• Ils sont sujets aux effets de la tension de surface, ce qui comble les esthètes
et les mécanicien/nes des fluides (figure 5.1) mais est sans conséquence
en thermodynamique.
Figure 5.1 – La tension de surface donne aux liquides des propriétés fascinantes
mais sans aucune conséquence en thermodynamique. Il s’agit pour nous de « la
même eau » qu’elle soit à l’état gazeux ou liquide.
Photo CC-by par l’utilisateur⋅rice Commons Fcb981
1 Piège classique, le terme incompressible ne veut pas dire que la pression est
constante ou uniforme (bien au contraire). Il signifie seulement que le volume
spécifique í µí±£ (et de facto la masse volumique í µí¼) restent constants.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen