[Thermodynamique] Petite curiosité sur Pvapsat !

[Cech]

Salut !

J'aurais voulu savoir si il existe des liquides qui sont naturellement en équilibre avec leurs vapeur ? (Pvap sat = Patm) Donc on peut les laisser un temps infini dehors jamais une yoctomole s'évaporera ?

Bonne journée.
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[Boumako]

Bonjour

Tous les liquides ayant une température d'ébullition égale ou inférieure à la température considérée sont dans cette situation, et ils s'évaporent.

[Cech]

Salut Boumako.

Ca veut dire qu'à Pvapsat les liquides s'évapore alors ? :O.

[Boumako]

Oui, à Pvsat le liquide est à l'équilibre avec sa propre vapeur, et pour avoir de la vapeur il faut forcément qu'elle vienne de quelque part.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cech]

A d'accord ! A Pvap sat on a autant de liquéfaction que de condensation liquide ?

[Boumako]

On peut le voir comme ça, mais ce n'est pas tout a fait exact : On peut ne pas avoir de liquide qui passe à l'état vapeur, mais la phase gazeuse au dessus du liquide est forcément saturée en vapeur.
Si par exemple tu fais entrer uniquement de la vapeur d'eau dans une bouteille et que tu fermes une partie de la vapeur va se condenser, la pression va diminuer et l'eau sera toujours à PVsat, quelle que soit la température.
Si les conditions restent stables il n'y a plus d'échange entre liquide et vapeur.

[Cech]

Même si la pression diminue à l'intérieur de l'enceinte (la bouteille) alors Ptotal est toujours égal à Pvapsat c'est ça ? la température va donc augmenter ?

[Boumako]

Non, si la température extérieure diminue les parois de la bouteilles se refroidissent, de l'eau se condense et la pression diminue.
Si la température extérieure augmente un peu d'eau s'évapore et la pression remonte.

[Cech]

Mais dans les deux cas la pression de vapeur sera toujours saturante ?

[Boumako]

oui, si la bouteille ne contient bien que de l'eau (liquide et sous forme vapeur).

[Cech]

L'air contient divers composés (CO2, N2...), même si on a de l'eau pur, en enceinte ouvert on pourrait atteindre Pvapsat comme dans la bouteille ?

[Boumako]

Non si il y a de l'air dans la bouteille la situation est différente, je parlais d'une bouteille contenant uniquement de l'eau et de la vapeur.
En présence d'air l'eau liquide est toujours en équilibre avec sa PVsat à la température concernée, mais cette fois la pression totale ne dépend plus directement de la température.
Par contre la pression partielle de l'eau dépend toujours de celle ci.

Un exemple : Si on a de l'eau et de l'air dans une bouteille à une pression de 1 bar et à une température de 20°C la PVsat de l'eau à 20°C est égale à 0.025b. le volume gazeux contient 0.025b de vapeur d'eau, et 0.975b d'air, ou 2.5% d'eau et 97.5% d'air (pourcentages exprimés en fractions molaires). Si la pression totale est différente (bouteille légèrement sous pression par exemple) la pression partielle de l'eau reste égale à 0.025b, donc la proportion change.

[Cech]

A T=cte on aura toujours Pair = 0.975b du coup Pvap sat dépend que de Pi. Pour que l'eau s'évapore on devrait être à Pi < Pvapsat (0.025b) ?

[Boumako]

Non, PVsat ne dépend que de la température. Tu as une table ici : http://www.thermexcel.com/french/tables/vap_eau.htm
Dans un mélange de vapeur d'eau et d'air la pression partielle sera toujours égale à PVsat, et elle est fixée par la température à laquelle on se trouve.
Si la température augmente alors un peu d'eau s'évapore jusqu'à atteindre de nouveau l'équilibre.

[Cech]

A T=cte alors Pi=Pvapsat. Et si on se trouve à T=cte=100° on est à Pvap sat et l'eau se vaporise ? (Ptot = 1atm).

[Boumako]

Oui, on est alors dans une situation instable, et l'eau va finir par totalement passer en phase vapeur. Dans l'intervalle on a un liquide en équilibre avec sa vapeur pure.

[Cech]

Super merci. Juste un dernier point on pourrait avoir une situation dans laquelle Pvapsat > Ptot ?

[Boumako]

Oui le cas peut se présenter mais le phénomène est instable, on parle de retard à l'ébullition.

[Cech]

Que représente Pvapsat + Ptot ?

[Boumako]

Tu veux dire en terme de valeur de pression ?

[Cech]

Finalement j'aurais du formuler ainsi, si vous me permettez, Ptot peut-il être égale à Pvapsat ? Il faudrait que Pair = 0 du coup qu'il n'y ait que de la vapeur et son liquide ?