Pression atmosphérique et hauteur d'eau

[EspritTordu]

Bonjour,

La pression atmosphérique au niveau du sol de 100000 Pa, permet de faire grimper une colonne d'eau de 10 mètres (en admettant que g vaut 10 m.s-2) dans une conduite préalablement vidée d'air, n'est-ce pas?

Soit une conduite ABCD sans frottement. AB est un segment à l'horizontal (perpendiculaire à g, pesanteur terrestre) de la conduite, avec une section S1. Au point C, la conduite suit alors un angle de 45° (avec g) vers le haut. donc la section CD grimpe. CD est de section S2. S1 est x fois plus grand que S2. CD à une longueur infinie...

La conduite est vide et fermée du côté D. Du côté A, elle est plongée dans un bassin.
L'eau du bassin s'engoufre naturellement dans la conduite par A, poussée par la pression atmosphérique et la pression de la hauteur d'eau.

En raison de la pente, et de la vitesse croissante du fluide dans la section CD, est-ce que l'eau par inertie va dépasser les 10 mètres?


Merci d'avance!
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[sitalgo]

Bonjour,

Tu parles d'une conduite ABCD mais je suppose que B et C sont confondus. D'autre part la conduite ne plonge pas dans le bassin, le bassin est au même niveau.

Ce sont 2 phénomènes différents.
A l'aspiration, avec une pression atmo de 1013HPa et un poids volumique de l'eau 9810N/m3 , l'équilibre se fait à 10,33m quand il y 0Pa en haut du tuyau. Tout simplement parce qu'il ne peut y avoir plus vide que le vide.

A la poussée la limite est fixée par la puissance de la pompe et la résistance du tuyau.

Dans le cas que tu proposes, l'eau peut remonter d'autant que son énergie cinétique le permet.

Sur ce principe il existe un système pour remonter de l'eau plus haut que le point de départ. Ca doit s'appeler truc à bélier hydraulique.
Un conduite descend, l'eau prend de la vitesse, on ferme un clapet et l'eau remonte par un autre tuyau avec un anti-retour, on rouvre le clapet et ainsi de suite.

[EspritTordu]

Oui effectivement C et B sont confondus comme le tuyau se trouve est au même niveau que le bassin.

J'aimerais avoir quelques précisions :

Est-ce que la réduction de diamètre influe-t-elle sur la hauteur d'eau : certes pas à l'équilibre mais avant l'équilibre (lorsque l'eau arrive à grande vitesse)?

Oui c'est déjà entendu des systèmes des frères Montgolfier pou éviter les coups de bélier lorsq'on ferme une vanne : si j'ai bien compris, en choissisant bien les clapets,on convertit l'énergie cinétique de l'eau en énergie potentielle.

[EspritTordu]

Si je vois bien, à l'ouverture du tube d'eau, l'eau va rentrer à grande vitesse. Son inertie la poussera à plus de dix mètres avant de retomber à cette altitude, n'est-ce pas?

Que se passe-t-il si au moment où l'eau dépasse les dix mètres, on retire par enchantement une partie de la quantité d'eau au delà des dix mètres? Est-ce que le liquide restant va accélérer? l'eau restera-elle à plus de dix mètres?

[A voir en vidéo sur Futura]

[sitalgo]

Si je vois bien, à l'ouverture du tube d'eau, l'eau va rentrer à grande vitesse. Son inertie la poussera à plus de dix mètres avant de retomber à cette altitude, n'est-ce pas?

A l'équilibre hydrostatique les niveaux de départ et d'arrivée sont les mêmes (principe des vases communicants), la hauteur d'eau en plus est selon l'énergie cinétique, ce n'est pas lié à la limite des 10m car l'eau est poussée et non aspirée. L'eau ne retombe pas, il y a un clapet anti-retour.

Que se passe-t-il si au moment où l'eau dépasse les dix mètres, on retire par enchantement une partie de la quantité d'eau au delà des dix mètres? Est-ce que le liquide restant va accélérer?

Il s'agit plutôt du volume d'eau au-dessus du niveau d'équilibre. Si, tant que la vanne est fermée, on supprime l'eau qui dépasse, l'eau du bas accélère. La pression en bas est la même et la hauteur d'eau est moindre.

[EspritTordu]

A l'équilibre hydrostatique les niveaux de départ et d'arrivée sont les mêmes (principe des vases communicants), la hauteur d'eau en plus est selon l'énergie cinétique, ce n'est pas lié à la limite des 10m car l'eau est poussée et non aspirée. L'eau ne retombe pas, il y a un clapet anti-retour.




Il s'agit plutôt du volume d'eau au-dessus du niveau d'équilibre. Si, tant que la vanne est fermée, on supprime l'eau qui dépasse, l'eau du bas accélère. La pression en bas est la même et la hauteur d'eau est moindre.

En somme, on peut donc faire monter l'eau autant que l'on veut, 10, 20, 100 mètres? Alors ne produit-on pas de l'énergie??

[sitalgo]

En somme, on peut donc faire monter l'eau autant que l'on veut, 10, 20, 100 mètres?

En théorie oui, mais l'eau qu'on arrive à faire monter ne représente qu'une petite partie de l'eau qui descend. Surtout si on veut une différence de hauteur d'eau importante.

Alors ne produit-on pas de l'énergie??

On récupère bien plus d'énergie en plaçant une turbine en bas de la canalisation.

[EspritTordu]

En théorie oui, mais l'eau qu'on arrive à faire monter ne représente qu'une petite partie de l'eau qui descend. Surtout si on veut une différence de hauteur d'eau importante.

Pourquoi qu'une partie de l'eau?

[sitalgo]

C'est le principe du système, au mieux pour une même hauteur de source et de refoulement on a 2/3 d'eau qui descend pour 1/3 qui monte.
Quoi qu'il en soit, le système est intéressant puisqu'il ne coûte rien en énergie. Reste à amortir l'installation.

[EspritTordu]

J'aimerais revenir au message #5

A l'équilibre hydrostatique les niveaux de départ et d'arrivée sont les mêmes (principe des vases communicants), la hauteur d'eau en plus est selon l'énergie cinétique, ce n'est pas lié à la limite des 10m car l'eau est poussée et non aspirée. L'eau ne retombe pas, il y a un clapet anti-retour.

Qu'elle soit poussée ou aspirée, cela revient au même, il s'agit simplement d'un point de vue. Dans mon cas, où l'on a comme unique moteur la pression atmosphérique, l'eau va remplir le tube aspirée si on est dans le tuyau ou bien poussée par l'air si on est à l'extérieur, non?

Il s'agit plutôt du volume d'eau au-dessus du niveau d'équilibre. Si, tant que la vanne est fermée, on supprime l'eau qui dépasse, l'eau du bas accélère. La pression en bas est la même et la hauteur d'eau est moindre.

Je ne vois pas très clair : en raison de la pression atmoshpérique terrestre constante, l'hydrostatique explique que l'eau ne peut monter plus de dix mètres où elle ne peut plus lutter contre son propre poids.

Si on supprime une partie de l'eau qui dépasse cette limite en raison de l'énergie cinétique, l'ensemble de la colonne garde-t-elle sa vitesse alors qu'on est au-dessus des 10 mètres et ce tant qu'on enlève une partie de l'eau au dessus à un rythme constant ?
C'est-à-dire que l'on fait une circulation de l'eau?

[sitalgo]

J'ai l'impression qu'on ne parle pas du même système.
J'ai retrouvé comment ça s'appelle : pompe à bélier. Cherche sur google et tu verras sur les schémas que ça fonctionne à l'énergie cinétique uniquement.

[EspritTordu]

Oui, c'est ce que je pensais, je ne parle pas de la pompe à bélier des Montgolfiers! Pompe qui en effet convertie l'onde de choc de fermeture d'une vanne en énergie cinétique puis potentielle. C'est bien mon tube qui mepose problème à savoir si on peut dépasser les 10 mètres et maintenir l'altitude en jouant sur la vitesse du fluide et le moteur de la pression atmosphérique!?

[sitalgo]

Ben propose un schéma parce qu'on risque encore de ne pas parler de la même chose.

[EspritTordu]

Voilà un schéma pour bien voir les choses.

[sitalgo]

Si la conduite n'est pas fermée en D, la hauteur de la montée est limitée par la vitesse de l'eau. Pour monter de 10m il faut qu'elle arrive au moins à 14m/s, ce qui suppose un diamètre suffisant pour dimininuer l'effet des frottements.

On voit ce phénomène sur les côtes rocheuses, il arrive qu'une cavité horizontale au niveau de la mer communique par un orifice en haut de la cavité avec l'extérieur. Quand il y a une mer agitée, l'eau ressort en forme de geyser et peut monter à 10m.

Si la conduite est fermée en D, on a un volume d'air qui sert de ressort donc ça ne va pas monter aussi haut.

[EspritTordu]

Mais au delà des frottements, si l'eau est poussée par la pression atmosphérique, c'est le poids de la colonne d'eau qui va freiner le liquide. La circulation d'eau dans le tube de vide est limitée dans le temps. Dans ce cas la vitesse de 14m/s est insuffisante, non?

[sitalgo]

La pression atmo est des deux côtés. Même sans atmosphère, quand on ouvre la vanne à gauche l'eau rentre dans le canal et enfin remonte le tuyau par son inertie. En supposant D ouvert bien entendu.

C'est théorique, il faudrait déjà que l'eau dépasse 14m/s dans le canal et ça c'est pas évident.

[EspritTordu]

D est bien fermé, le tube est vide d'air. CD est infinie (
La borne D n'est pas si capitale,non?)

Oui, qu'il y ait une atmosphère ou non, l'eau peut acquérir une certain vitesse au minimum par son propre poids au départ mais je préfére avec l'atmosphère : c'est plus rapide!

Atteindre 14 m/s ne doit pas être si difficile si on accepte les grands diamètres et le principe de Venturi (réduction de diamètre)...

Mais là est toute mon interrogation : si au départ, on est d'accord, l'eau profite de son inerte lui conférant une certaine vitesse, dans le temps, le poids de l'eau ne va t-il pas freiner le liquide pour atteinde l'équilibre (les 10 mètres)?

Si on retire par enchantement une partie de la quantité d'eau qui dépasse alors les 10 mètres (en déviant la trajectoire par exemple), ne va-t-on pas seulement retarder l'inévitable, se retrouver avec le niveau d'équilibre hydrostatique?

[invite64f16a56]

Bonjour,

Vous expliquez que l'eau remontée ne peut dépasser 1/3 de l'eau descendue. Savez-vous pourquoi? Merci de votre réponse.

[f6bes]

Bonjour,

Vous expliquez que l'eau remontée ne peut dépasser 1/3 de l'eau descendue. Savez-vous pourquoi? Merci de votre réponse.

Bjr à toi,
Tu viens de déterrer une discussion de vieille de...10 ans en arriére.
On ne sait pas à qui tu t'adresses( ça va...il n'y avait QUE deux intervenants...ça limite les recherches!)
Sitalgo parle du principe des pompes " bélier" ? voir principe des pompes béliers.
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...MW3G_ReC19KJ_2
Bonne journée

[sitalgo]

B'jour,

Vous expliquez que l'eau remontée ne peut dépasser 1/3 de l'eau descendue. Savez-vous pourquoi? Merci de votre réponse.

Je n'explique rien, je reporte une info lue sur un site que je n'ai pas retrouvé. En revanche voici un site qui, contrairement à bien d'autres, donne plus de détails :
http://www.codeart.org/pdf/dossier/r...ydraulique.pdf