Température ébullition dans enceinte étanche

[nlbmoi]

Bonjour

J'ai une question dans un exercice qui me pose question (c'est le cas de le dire !)
Un récipient sous atmosphère ambiante est rempli au tiers de sa capacité avec de l’eau,
puis il est fermé hermétiquement. On chauffe :
a) L’eau va bouillir au-dessous de 100 °C.
b) L’eau va bouillir à 100 °C.
c) L’eau va bouillir au dessus de 100 °C.
d) L’eau ne pourra jamais bouillir.

J'aurai répondu la c car en chauffant, la pression au-dessus du liquide va augmenter et donc augmenter la température d'ébullition. Mon raisonnement est-il juste ?
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[Resartus]

Bonjour,
C'est un peu vicieux :
les 2/3 de gaz inerte au dessus vont voir en effet leur pression augmenter en fonction de la température. Donc l'équilibre vapeur/liquide sera déplacé. On pourra chauffer au dessus de 100°C en conservant de l'eau liquide.

Mais une ébullition au sens strict (apparition de bulles de vapeur qui montent à la surface) ne peut se produire que si la pression dans le liquide est inférieure à la pression de vapeur saturante à cette température. Ce n'est pas possible en régime permanent, puisque la pression totale sera toujours supérieur à la pression partielle de la vapeur d'eau. Ce serait donc la réponse d), si la température de l'enceinte était à tout instant parfaitement homogène

Dans la vie réelle, si on chauffe rapidement le liquide par le bas, le gaz aura du retard à la montée en température, et on pourrait constater une ébullition qui s'arrêtera rapidement dès que la pression gaz+vapeur aura suffisamment augmenté

Mais je suppose que c'est quand même la réponse d) qui était attendue

[moco]

Bonjour,
Oui, le liquide ne bouillira pas. On peut le montrer dans l'expérience suivante. On remplit un flacon de verre à moitié d'eau. On le ferme, et on prend soin d'employer un flacon très épais, qui soit capable de résister à une pression interne énorme, sans exploser, même à haute température. On le chauffe lentement de 20°C à 400°C. A 100°C, l'eau devrait bouillir, mais elle ne le peut pas car la vapeur ne peut pas s'échapper. C'est la même chose si on continue à chauffer. Certes la pression augmente. A 110°C, elle est de 2 bars. A 180°C, elle est de 10 bars. Cependant, un peu d'eau s'évapore en continu, et il y a de plus en plus de molécules d'eau dans la phase vapeur. Donc la masse volumique du gaz augmente. En même temps, la masse volumique de l'eau liquide diminue, car l'eau se dilate, et ce phénomène n'est pas sensible à la pression. On peut presque deviner ce qui va suivre. Il arrivera un moment où les deux phases ont la même masse volumique. Ce point, dit critique, se produit vers 374°C. Et à ce moment, on voit la surface du liquide subitement s'estomper et disparaître. C'est à ne pas en croire ses yeux ! La densité de l'eau et celle du gaz est de 0.4 g/mL. la pression est de 217 bar. Si on chauffe davantage, on obtient de la vapeur supercritique.