Calcul de température de liquéfaction

[Ataraxy]

Bonjour,

J'ai cherché dans le forum et sur internet des informations sur le sujet et en ai trouvé beaucoup, tellement que je ne m'y retrouve plus alors je préfère poser une nouvelle question pour m'y retrouver. La situation est la suivante:

On injecte dans un volume clos de 1,7L, à une pression de 10kPa et à une température contrôlée de 80°C au niveau des parois, 99,9% de nitrogène (on souhaite s'approcher de 100% mais le 99,9 traduit les incertitudes, fuites, autres composants qui demeurent en quantité négligeable).

Ensuite, on injecte un certain volume d'eau (faible, de l'ordre de quelques ml, disons 1ml) à travers la paroi inférieure, chauffant donc également à 80°C. L'expérience consiste à faire évaporer l'ensemble du liquide présent, et à obtenir un mélange gazeux.

Ma question est: dans de telles conditions, quelle loi convient pour calculer la température à atteindre pour voir apparaître de la condensation issue de la vapeur d'eau(donc température de liquéfaction de la vapeur d'eau dans les conditions données)?

J'ai pensé à la loi de Raoult, seulement je ne suis pas sûr de pouvoir l'utiliser étant donné les conditions, même si les gaz peuvent selon moi être considérés comme idéaux (pression inférieure à la pression atmosphérique, température relativement élevée...).

Merci d'avance pour les conseils!
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[jeanne08]

Je voudrais un peu plus de précisions quant à l'énoncé et la question posée ... On a 1.7 L avec N2 gaz - je suppose que nitrogène est N2- ( en quantité calculable ) et H2O gaz ( en quantité mal connue) le tout à 80°C et que fait on ? On refroidit ? quelles données avez vous ??

[Ataraxy]

Bonnes suppositions de votre part, concernant la quantité d'eau on peut partir sur 1ml raisonnablement.
Ensuite il n'est prévu aucune autre opération, une fois l'ensemble sous forme gazeuse des mesures sont prévues.
Le fait de savoir ce que l'on fait ensuite n'importe pas car la question porte plutôt sur le calcul théorique de la température de première liquéfaction concernant la vapeur d'eau et la possibilité ou non d'utiliser la loi de Raoult, et si non comment procéder. C'est une question basique je pense, mais comme je ne suis pas chimiste de formation je préfère me tourner vers vous

[moco]

La loi de Raoult n'a rien à voir dans ce problème. la quantité d'azote non plus. Tout ce qui importe, c'est de connaître la pression de vapeur saturante, qui varie avec la température, et qui vaut 47340 Pa à 80°C. Cela veut dire que, à 80°C, on peut faire évaporer, dans un volume de 1.7 L, une masse d'eau égale à : m = 18n = 18 pV/RT, en admettant que la vapeur d'eau est un gaz parfait. Fais le calcul.
Si tu introduis moins d'eau que cette quantité, tout sera évaporé. Si tu introduis plus que cette quantité, il restera de l'eau, peut-être sous forme de buée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Ataraxy]

Merci moco, c'est de suite plus clair. Ayant lu pas mal de choses sur le calcul du point de condensation avec la loi de Raoult et l'équation d'Antoine je pensais que ce n'était pas aussi simple.
Du coup si je cherche à savoir, à une pression donnée et avec une quantité donnée d'eau, quelle est la température de saturation correspondante, je peux utiliser le même calcul j'imagine.

Ainsi pour P=0,1 bar et avec 1g d'eau (1ml) J'aurai Tsat=pV/nR avec n=m/M(H2O).

Pour être explicite, il s'agit de vérifier si la température de saturation pour les conditions données est en dessous d'un certain seuil. Le conteneur est ensuite aspiré en créant le vide via un conduit et le but est de prouver qu'aucune condensation ne peut arriver dans ce conduit sachant que la température du mélange baisse rapidement à l'intérieur mais qu'en toute logique la pression baisse encore plus rapidement puisque qu'elle tend vers zéro. Du coup si on part d'une température saturante largement inférieure à celle du conduit dans les conditions de départ de l'expérience on s'assure qu'aucune condensation ne se produira.

Désolé si j'ai faux quelque part, autrement merci beaucoup!

[Ataraxy]

Ainsi pour P=0,1 bar et avec 1g d'eau (1ml) J'aurai Tsat=pV/nR avec n=m/M(H2O).

Rectification, la pression à utiliser dans la relation sera la pression partielle de vapeur d'eau et non la pression totale du mélange.

[jeanne08]

La vapeur d'eau ne donne pas lieu à condensation si sa pression partielle est inférieure à la pression de vapeur saturante comme l'a indiqué moco.
Il existe des tables qui donnent la pression de vapeur saturante de l'eau en fonction de la température ( la courbe Psaturante fonction de T est croissante), cela doit se trouver sur internet facilement ...
Le calcul de la pression de la vapeur d'eau par la formule PV = n RT avec n nombre de mol est un calcul approximatif car la vapeur d'eau n'est pas vraiment un gaz parfait .