Changement de phase et évaporation

[invitec336fcef]

Bonjour,

mon problème, dans tous mes posts, reste lié à l'évaporation.
Supposons un solide à température Ta, de capacité thermique massique . On chauffe ce matériau jusqu'à température de fusion, et on forme un liquide. La variation d'énergie massique fournie au solide est donc :


avec Hls l'enthalpie massique de changement de phase solide-liquide. On poursuit le chauffage jusqu'à l'évaporation, donc l'enthalpie totale massique à fournir pour porter le solide (liquide) à la température d'ébullition est :


avec Hlv l'enthalpie massique de changement de phase liquide-gaz.
Supposons maintenant que l'on forme une vapeur, nous dépassons la température d'évaporation. Comment dois-je écrire l'enthalpie de vapeur ?

Plusieurs possibilités : soit je considère que

ou bien, j'écris que ma vapeur est un gaz monoatomique parfait, et dans ce cas, je peux écrire :

(Si je considère que l'enthalpie est ici l'énergie interne, un gros cas particulier, mais c'est pour simplifier mon problème)

Le problème est que la deuxième solution donne un résultat 10 fois plus faible que la première formulation. Quelle est donc selon vous la réponse correcte ? mes raisonnements s'appuient vraisemblablement sur des modèles valables, je ne vois pas comment choisir. Pourriez-vous m'aider s'il vous plait ?
-----

[invitee6ea268a]

Bonjour,

Peux tu justifier l'hypothese "gaz monoatomique parfait"... en insistant sur tous les termes.
C'est la première faille que je peux voir dans le raisonnement.

[invitec336fcef]

Merci de cette réponse.

Eh bien, je suppose que la vapeur formée n'est constituée que d'atomes. En toute logique, elle devrait être constituée de plusieurs types d'espèces, notamment de particules, mais je me simplifie la vie. Donc j'ai une vapeur atomique pure. Et comme j'ai besoin d'une équation d'état par la suite, je suppose que cette vapeur suit la loi des gaz parfaits.

Est-ce suffisant ?

[invitec9750284]

Et si tu envisageait le problème sous l'angle du gaz réel (Van der Waals) ??

Les calculs se compliquent fortement mais c'est faisable...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec336fcef]

Merci pour ta réponse, mais ma question concerne plutôt la validité des deux expressions donnant l'enthalpie. J'ai deux expressions qui me donnent deux résultats numériques différents. Alors que leur théorie semble se rejoindre, ma question est donc pourquoi ??
D'où viendrait ce shift ?

[invitec9750284]

quelles valeurs as tu prises pour les chaleur massique solide et liquide ? Et les chaleurs latentes?

[invitee6ea268a]

Ta vapeur est constituée de quelle(s) espece(s)? Il est peu probable qu'elle soit constituée d'un gaz monoatomique (car il n'y a que les gaz rares dans ce cas). Si c'est de l'air, c'est plutot diatomique (N2, O2, CO, etc.).
Dans ce cas, on a H=5RT/(2M).

POur la vapeur d'eau, par exemple, on Cp-Cv = R/M (gaz parfait) et 1/(gamma-1)=3,06.

Il nous faudrait plus de details sur ton gaz car pour des molecules plus complexes, on a plus de modele gaz parfait.

[invitec336fcef]

La vapeur est celle que je forme à partir du solide, après chauffage suffisant. Pour l'instant, j'utilise par exemple du cuivre et de l'aluminium. Donc je chauffe jusqu'à évaporation, et j'aimerais savoir définir l'enthalpie de la vapeur formée. Je suppose que cette vapeur est monoatomique, le cuivre étant difficilement liable avec un autre corps.

[invitee6ea268a]

d'accord. Dans ce cas, il faut verifier l'autreraisonement, peut etre que la faille ets dedans.
Je ne suis pas sur que le H=3RT/2M prenne en compte le changement de phase solide/liquide. A mon avis, il ne considere que le changement d'etat liquide/vapeur.

[invitec336fcef]

bonjour, je me permets de remettre à flot ce post.

Voilà mes calculs :
Cps 4.200E+02
Cpl 4.940E+02
M 6.354E-02
Hlv 4.800E+06
Hls 2.046E+05
Tm 1.358E+03
Tb 2.836E+03
Ta 3.000E+02

Avec tous ces chiffres, j'obtiens, avec la formule des Cp, je trouve 6.3052E+06 J/kg alors, qu'avec la formule de 3/2 k/m T, j'obtiens 5.5619E+05 J/kg. Presque un facteur dix d'écart.
D'où pourrait bien venir la faille de mes raisonnements ?

Merci de votre aide.