Pression dans une cartouche de CO2

[invitedbe3bcfb]

Salut tout le monde,
J'ai essayé de calculer la pression à l'intérieur des petites cartouches de CO2 qui sont utilisées dans de nombreux appareils comme des pompes de vélo ou de pistolets à air comprimé. Il est indiqué qu'elles contiennent 12 g de gaz, et j'ai mesuré le volume intérieur d'une cartouche (vide) qui est de 15 ml.

Ayant pour densité du CO2 1,98 g/L, je me suis risqué à faire un règle de 3, et j'ai trouvé que 12 g de gaz devraient occuper 6060 cm³ (pour une pression de 1 atm.). En divisant 6060 cm³ par 15 cm³ (le volume de la cartouche) je pensais trouver la pression, mais je trouve 400 atm. (alors que la pression devrait être d'environ 60 atm.).

Où me suis-je emmelé les pinceaux ? Merci.
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[FC05]

Le CO₂ n'est pas à l'état gazeux, il est liquide à ces pressions.

[invitedbe3bcfb]

Oui je le sais, mais est-ce qu'on pourrait me dire comment calculer la pression alors ? Je manque de notions de mécanique des fluides et de thermodynamique...

[zoup1]

Tu va avoir dans ton récipient un équilibre entre la phase liquide et la phase vapeur du CO2.
La pression dans la bouteille est alors donnée par la pression de vapeur saturante du CO2 à la température ambiante.

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

La pression est donnée par le diagramme de phase en coordonnées p, T.
Tu prend la température (en x en général), tu remontes pour toucher la courbe de changement d'état, et tu lis la pression sur l'axe des y.

Si tu cherches à augmenter la pression le gaz devient liquide et si tu baisses la pression, le liquide devient gaz.
Donc quand la bouteille se vide et tant qu'il reste du liquide la pression ne varie qu'avec le température.

[FC05]

croisement avec zoup1 ...

[invite9e05fb01]

Le CO₂ n'est pas à l'état gazeux, il est liquide à ces pressions.

La température critique du CO2 est 31°C
au dessous de cette température tu as deux phases, mais pas au dessus ou tout est à l'état gazeux

[FC05]

c'est vrai, je me suis mal exprimé

[invitedbe3bcfb]

Ah oui je vois. Merci pour vos réponses rapides !
Ce qui m'intéresse maintenant est de savoir quel volume ces 12 g. de CO2 pourraient occuper sous forme de gaz à 30 atm (à 20°C). Est-ce que là mes calculs du début sont corrects ? Je calcule, à partir de la densité du gaz, que ces 12g occuperaient 6060cm³, et je divise ça par 30, ce qui me donnerait ± 200 cm³. Correct ou est-ce que j'ai encore oublié quelquechose ?

[FC05]

En utilisant p.V = n.R.T je trouve 6,5 L à pression ambiante et environ 0,2 L à 30 bars, le tout à 20°C = 293 K. Ton calcul semble bon.

Mais bon, à 30 bars la loi des gaz parfaits commence à donner des résultats un peu écartés de la réalité.

[invitedbe3bcfb]

Dans quel sens est-ce que ces résultats risquent d'être écartés de la réalité ?

[invite7de060fe]

bonjour,
un petit "up" sur le sujet car je m'intéresse à une problematique semblable avec la même cartouche.

comme celà est indiqué plus haut, le point critique est à 31°C. Si c'est exact qu'au dela de ce point, il n'existe qu'une phase gazeuse, alors que ce passe-t-il à l'intérieur de la cartouche lorsqu'elle monte vers sa température maxi d'utilisation (50°C indiqué sur le produit) ? Son contenu liquide se transforme en contenu gaseu ?

autre point, la montée en pression: si on a un contenu liquide à 60 bar à 20°C (condition nécessaire pour qu'il soit liquide), alors sa masse volumique vaut 785 kg/m^3 d'après l'encyclopédie des gaz Air Liquide.
lorsque la température ambiante monte jusqu'à 50°C, et avec le volume de la cartouche qui reste identique, donc conservation de la masse volumique, on trouverai que la pression monterai jusqu'à 200 bar ! est-ce bien ça ?

par avance merci pour vos commentaires et aides.

[invited1b9fb03]

Salut tout le monde,
J'ai essayé de calculer la pression à l'intérieur des petites cartouches de CO2 qui sont utilisées dans de nombreux appareils comme des pompes de vélo ou de pistolets à air comprimé. Il est indiqué qu'elles contiennent 12 g de gaz, et j'ai mesuré le volume intérieur d'une cartouche (vide) qui est de 15 ml.

Ayant pour densité du CO2 1,98 g/L, je me suis risqué à faire un règle de 3, et j'ai trouvé que 12 g de gaz devraient occuper 6060 cm³ (pour une pression de 1 atm.). En divisant 6060 cm³ par 15 cm³ (le volume de la cartouche) je pensais trouver la pression, mais je trouve 400 atm. (alors que la pression devrait être d'environ 60 atm.).

Où me suis-je emmelé les pinceaux ? Merci.

Bonjour

Je me suis posé cette question : En fait ce calcul (PV = cst) ne marche que pour les gaz et dans une cartouche c'est plein (ou presque?) de liquide. A part ça vos calculs sont quasiment juste