Chaleur latente de vaporisation

[invitecb03b3c4]

Bonjour,

Je suis actuellement en train de faire une thèse de fin d'études sur des panneaux coupe-feu et j'aimerais avoir votre avis sur un problème.

J'aimerais estimer le temps de vaporisation d'une quantité d'eau:

Pour cela,

Je dispose d'une courbe de température en fonction du temps T=345*log10(8*(time[min])+1) [°C].

Ceci représente la modélisation de l'évolution de la température d'un feu.

Ensuite,

J'applique la formule Q=m.cp.delta_T pour l'air, j'obtiens donc des joules.

La chaleur latente de vaporisation de l'eau est de 2300 kJ/kg et j'ai une masse de 0.5g d'eau donc il me faut 1150 kJ.

Auriez vous une idée de comment je pourrais réussir à trouver un temps pour vaporiser l'eau avec ces infos car je mes résultats ne correspondent pas aux expériences je dois donc faire une erreur.

Merci.
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[jeanne08]

- La relation T = 345 log(8t+1) dans laquelle t est un temps : T la température de quoi ?
- Q = m cp deltaT qui te donne des J est relative à quoi, autrement dit m ? cp ?
- pour l'instant la seule chose que je comprends c'est que tu dois calculer un temps pour vaporiser 0,5 kg d'eau ( qui est à 100°C ? )

[invitecb03b3c4]

La courbe logarithmique modélise l'évolution de la température dans un batiment soumis au feu (enceinte fermée). Cela représente donc la source de chaleur à laquelle sera soumis le panneau coupe feu. Dans ce panneau coupe feu, j'ai remarqué que plus le panneau contenait de l'eau (absorption d'humidité) plus le temps de résistance du panneau à la source de chaleur est important.

Je suis donc en train d'essayer d'expliquer ce phénomène.

Un test au feu se réalise dans une enceinte fermée dont j'ai la courbe de température (expliquez ci-dessus). Cette enceinte est chauffé par des bruleurs par l'adaptation du débit des bruleurs on essaye de suivre la courbe de la température à atteindre via la relation logarithmique de la température et du temps.

Via la relation Q=m.cp.delta_T j'essaye de calculer l'énergie contenue dans l'enceinte (air ambient) qui va être transférer dans le panneau coupe feu afin de voir le lien avec la vaporisation de l'eau et l'énergie transmise au panneau.

J'espère avoir été un peu plus clair.

[jeanne08]

je te note ce que je comprends :
- T est donc la température de l'enceinte au temps t : T = 345*log(8t+1) avec le temps t en min.Cela suppose que la température de l'enceinte est uniforme; *
- si j'appelle C la capacité calorifique de l'enceinte la quantité de chaleur prise par l'enceinte lorsque la température varie de dT est dQ = C dT
En admettant que cette enceinte ne contient que m kg d'air de capacité calorifique massique cp ( J/kg/K) on a bien C = m cp
- je ne vois pas quelle proportion de cette chaleur peut être transmise au panneau coupe feu et va donc servir à vaporiser l'eau mais je suis loin de comprendre toute ton expérience...

*note : au cas où tu voudrais faire des calculs avec des différentielles je te rappelle que Ln X = 2,3 log X et que dLn X = 1/X dX autrement dit pendant le temps dt ( min ) la température dT de l'enceinte varie de dT = (345 / 2,3) * (8 /(8t+1)) * dt

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecb03b3c4]

Le test fonctionne de la sorte. Pour faire simple je vais prendre l exemple d un four. La température au sein de ce four évolue selon la relation logarithmique.

Au niveau des parois de ce four (qui est un parallélépipède donc 6 faces), il y a 5 faces supposée parfaitement isolée et la dernière face, la 6 eme est le panneau.

Donc l énergie fournie pour augmenter la température du four, va forcement passer à travers le panneau coupe feu.

Et oui, la température est supposée uniforme c est une hypothèse de départ.

La chaleur va donc réchauffer et la panneau en lui même et l eau contenue ou plutôt l humidité absorbée contenue dans ce panneau.

[jeanne08]

Je pige un peu mieux ... mais je ne vais pas pouvoir t'aider car je ne sais pas comment évaluer la chaleur reçue par le panneau .

[RomVi]

Bonjour

La chaleur latente de vaporisation de l'eau est de 2300 kJ/kg et j'ai une masse de 0.5g d'eau donc il me faut 1150 kJ.

Auriez vous une idée de comment je pourrais réussir à trouver un temps pour vaporiser l'eau avec ces infos car je mes résultats ne correspondent pas aux expériences je dois donc faire une erreur.

Merci.

Peut être parce que ces données sont fausses... Il faut environ 4200 kJ pour vaporiser 1 kg d'eau.

[invitecb03b3c4]

La valeur de 4200 J est la capacité calorifique. Et donc augmenter l'énergie nécessaire pour augmenter de 1 degré 1 kilo d'eau à l'état liquide.
La valeur donnée est la chaleur latente de vaporisation c'est à dire l'énergie pour vaporiser 1 kg d'eau.

[RomVi]

En effet, je ne devais pas être en forme hier...

[RomVi]

J'ai lu plus en détail ton explication, le problème se situe dans l'hypothèse posée : Toute la chaleur fini bien par passer par le panneau, mais ce n'est pas instantané. Par ailleurs pour chauffer la pièce avec des bruleurs je suppose qu'il y a une sortie pour le gaz brulé, donc une perte de chaleur à cet endroit.
A l'interface du panneau la température est échangée par le biais d'une petite couche d'air, qui agit un comme un panneau isolant. C'est pour cette que l'eau va mettre plus de temps à se vaporiser.
Enfin si la température du local augmente c'est bien parce que l'énergie produite reste dedans ; si ton hypothèse était correcte (la chaleur des bruleurs passe intégralement à travers la porte coupe feu) la pièce se stabiliserait à 100°C.