Biophysique - vitesse d'évaporation

[yousramedecine]

Bonjour à tous,
Je suis actuellement étudiante en première année de médecine générale, et je voudrai partager ma solution d'un exercice avec vous pour m'assurer de la méthode.

L'énoncé :
Un récipient ouvert à l'air contient un volume d'eau, sous les conditions de température et de pression totale suivante: t = 20 ° et Pt = 760 mmHg
On donne la pression de vapeur saturante de l'eau à t=20° égale à : f=17,5 mm Hg
On suppose que la pression effective de l'eau p, au dessus du récipient est inférieur à la pression de vapeur saturante f ( p < 17,5 mm Hg)
QUESTION: la vitesse d'évaporation de l'eau dans le récipient est : > 0 , < 0 ou = 0.
Mon raisonnement:

Je dessine un récipient avec de l'eau, et j'imagine que tout ce qui est au dessus de la surface de l'eau a une pression de 760 mmHg
Seulement, j'hésite sur une notion, est ce que f fait partie de cette pression de 760 mm Hg ? Moi; je dirai oui mais je ne suis pas convaincue, ( merci de m'éclairer sur ce premier point )
Ensuite, j'imagine que ce f qui est égal au deltaP dans l'eau (Pression totale - Patm) sera forcement supérieur à sa même pression au dessus du récipient vu que la hauteur par rapport à la surface augmente.

J'ai une confusion, est ce que cette pression f correspond à la pression de la vapeur d'eau mais par rapport à quoi ? Est-elle par rapport à l'air ou dans l'eau ?
Je me perds un peu.
Finalement, je dirai que la vitesse d'évaporation est supérieure à 0.
Merci de m'aider, je suis un peu perdue dans ces notions.
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[petitmousse49]

Bonsoir
Ici, me semble-t-il, la pression atmosphérique est la pression totale Pt=760mmHg ; elle tient compte de la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère.
La pression partielle de la valeur d'eau est p=x.Pt où x désigne la fraction molaire de la valeur d'eau c'est à dire le rapport (nombre de molécule d'eau dans l'air/ nombre total de molécules dans l'air humide)
La pression de vapeur saturante, souvent notée Ps, ici bizarrement notée f, est la pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air lorsque l'équilibre entre l'eau liquide et la vapeur d'eau dans l'air est atteint. C'est ainsi la valeur maximale que peut atteindre la pression partielle p de la vapeur d'eau.
Ici, p<f : l'équilibre n'est pas atteint, de l'eau liquide tend donc à s'évaporer mais attention : cette vitesse d'évaporation est très lente.
Remarque : le rapport (p/f) est appelé degré hygrométrique de l'air...

[yousramedecine]

Bonjour,
Merci pour votre réponse, je ne comprends pas ce qu'est l'état d'équilibre, et est ce possible que p soit égale à f ?
En plus , je ne comprends pas pourquoi vous dites que la vitesse sera lente, et encore moins sur quoi on peut se baser pour dire qu'elle est positive..

[petitmousse49]

Imagine, pour faire simple, une bouteille d'un litre dans laquelle tu verses environ 300mL d'eau liquide. Tu fermes hermétiquement la bouteille, emprisonnant ainsi un volume d'air dans lequel la pression partielle en vapeur d'eau est p<f. Tant que p reste inférieure à la pression de vapeur saturante, de l'eau liquide s'évapore ; tu as une vitesse d'évaporation positive. Au fur et à mesure que la quantité de vapeur d'eau augmente dans la phase gazeuse, p augmente. Au bout d'un temps relativement long, on obtient : p=f. L'évaporation cesse alors : v=0 ; il y a un état d'équilibre entre la vapeur d'eau dans l'air et l'eau liquide. Maintenant, imagine qu'on injecte un peu de vapeur d'eau dans l'air de la bouteille. On se retrouve alors dans une situation où p>f : de la vapeur d'eau se liquéfie, ce qui correspond à v<0.
Bref : en présence d'eau liquide et d'air, il se produit un phénomène d'évaporation qui fait tendre la pression partielle p vers sa valeur d'équilibre f. L'expérience, et la vie quotidienne permettent de constater que le phénomène est relativement lent. Étend du linge mouillé (présence d'eau liquide) sur un fil dans l'air atmosphérique tel que p<f : tu sais très bien que le linge ne sèche pas extrêmement vite ! Remarque : imagine que l'air humide soit tel que p=f (degré hygrométrique de l'air égal à 100%) : le linge ne va pas sécher !

[A voir en vidéo sur Futura]

[yousramedecine]

Merci infiniment petitmousse49 pour cette explication extrêmement claire!!!!

[jacknicklaus]

la formulation de l'exercice est très bizarre

On suppose que la pression effective de l'eau p, au dessus du récipient est inférieur à la pression de vapeur saturante f

On devrait dire
"On suppose que la pression partielle de la vapeur d'eau p, au dessus du récipient est inférieure à la pression de vapeur saturante f"

[yousramedecine]

Merci
Je comprends de mieux en mieux

[yousramedecine]

Re petit mousse,
J'ai pensé au cas où p serait égal à 0, que va-t il se passer?

[petitmousse49]

La même chose : de l'eau liquide va se vaporiser de façon à augmenter la pression partielle en vapeur d'eau p, cette pression partielle tendant à se rapprocher lentement de la pression de vapeur saturante f.

[yousramedecine]

J'ai posté un autre exercice, et je me demande si tu peux y jeter un coup d'oeil, c'est sur la notion d'équilibre..
Merci encore !