Refroidissement

[invitefb5020e5]

Bonjour à tous,

Hier soir, mon épouse et moi avons regardé sur Arte "L'aventure humaine, la conquête du froid absolu". N'étant pas scientifiques, ce reportage très intéressant nous a laissé dubitatif... En effet, il semble qu'il nous manque l'élément de base pour comprendre : comment fait-on pour refroidir un gaz, et donc le rendre liquide, quand il ne fait pas froid ??? J'imagine que notre question va vous paraître bête...
Quoi qu'il en soit, notre recherche sur Internet s'est révélée infructueuse soit par méconnaissances des mots clés pertinents, soit par incompréhension des explications.
Merci beaucoup pour votre aide.
Philippe et Magali

PS : par la même occasion, comment les scientifiques peuvent-ils prendre à pleine main des objets "fumants" de froid sans se blesser ?
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[Ouk A Passi]

Bonjour,

Pour liquéfier un gaz, il est nécessaire
-- soit d'abaisser sa température jusqu'à son point de liquéfaction,

-- soit de le comprimer fortement,

-- soit d'effectuer successivement ces opérations, de manière répétitive.

La liquéfaction d'un gaz s'effectue généralement par une succession de compressions suivies de détentes.

Les compressions vont obliger les molécules gazeuses à occuper un espace de plus en plus réstreint,
avec pour corollaire une inévitable augmentation de température,

tandis que les détentes successives du gaz comprimé permettent d'en diminuer progressivement la température,


Recherchez cette expression: "liquéfaction gaz".
En première approche, voir par exemple ici, (en bas de la page)

[invitefb5020e5]

Merci beaucoup !
C'est donc de cette manière qu'il est possible de faire de la glace sans avoir besoin d'une température négative ?

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Oui, c'est pour cela qu'un moteur "à air comprimé" (i.e. utilisant la détente de l'air comprimé) a tendance à "givrer".
De même lors de l'utilisation d'un extincteur rempli de CO2.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite29a482b9]

et il manque la réponse importante : comment on prend un objet très froid à pleine main sans se bruler !

-> on ne le prend pas très longtemps... pour l'avoir oublié un petit peu, on a des petites cloques sur les mains...

et s'il s'agit d'azote liquide, il y a une petite couche de gaz "protectrice" qui se forme entre la main et l'azote quand on met la main dedans.

[invitefb5020e5]

Cela devient de plus en plus clair !
Donc, si nous comprenons bien :
1) on comprime un gaz, sa T° et sa pression s'élèvent
2) on détend ce gaz, sa T° diminue et il devient liquide
Néanmoins, dans ce cas là, pourquoi la température finale ne correspond pas à celle du départ ? Y a-t-il une perte "en ligne" afin que la T° finale soit plus basse que celle du départ ?
Désolé pour notre ignorance...
Et merci encore.

[invite29a482b9]

en fait, il faut arriver à lui prendre de la chaleur par un moyen ou un autre... parce que sinon, en ne faisant que compresser et decompresser le gaz, il reviendra à la meme temperature, comem vous le dites !

[invitefb5020e5]

Donc, pour que cela fonctionne, il faut refroidir le gaz lorsqu'il est comprimé afin que lorsqu'il va se détendre, sa T° soit plus basse que celle du départ ? Est-ce que la T° ambiante peut suffire ?

[invite29a482b9]

avant d'aller plus loin, pourrais-tu préciser quel était exactement le sujet de l'émission ?
c'est juste pour être sûr qu'on est dans le bon sujet et ne pas dire de trop grosses conn****

[invitefb5020e5]

Le sujet de l'émission était la recherche du "toujours plus froid", c'est à dire de la première technique (sel + glace) jusqu'à l'approche du 0 absolu. Les principes étaient bien expliqués sauf le plus "simple" d'où ma question. vos explications nous conviennent et nous comprenons maintenant comment les pionniers ont pu rendre liquide des gaz par succession de liquidifications (et donc refroidissements) d'autres gaz :

T° de liquidification d'un gaz A atteint par compression > ce liquide rempli un récipiant ou arrive un autre gaz B compressé qui devient lui-même liquide grâce à cette compression + T° de A sous forme liquide > etc.

Notre logique n'est certainement pas scientique mais pour 2 littéraires, ça nous parrait pas mal LOL.
Merci !

[obi76]

la température ambiante peut suffire dès lors que la pression est suffisante. Exemple : les bouteilles de gaz (propane / butane etc) sont à température ambiante mais le butane est malgré tout sous forme liquide.

pour l'azote il y a néanmoins plusieurs solutions : ils le mettent très froid pour être liquide et sous haute pression, comme ça pas besoin de le garder "très" froid ni de le garder à "très" haute pression. C'est un compromis.

[invite4f513f68]

Bonjour,

Cela devient de plus en plus clair !

Néanmoins, dans ce cas là, pourquoi la température finale ne correspond pas à celle du départ ? Y a-t-il une perte "en ligne" afin que la T° finale soit plus basse que celle du départ ?

Pour te répondre, il faut faire appel à ce que l'on appelle un diagramme de phase d'un corps pur, qui est un graphe partagé en trois domaines : l'état gazeux, l'état liquide et l'état solide.Le partage de ce graphe en trois domaines se fait suivant la température et la pression. Un tel exemple de diagramme de phase ici: http://upload.wikimedia.org/wikipedi...ionPhaseTP.png

Ensuite pour vous répondre: si on part de la vapeur, on part d'un point dans le domaine vert. Pour avoir du liquide, il faut aller dans le domaine bleu. On peut refoidir à pression constante (donc sur le graphe on parcourt un ligne horizontale) jusqu'à rentrer dans le domaine liquide.

Autre solution (qui est celle du film): on comprime à T constante (donc on parcourt un ligne verticale cette fois), et on est toujours dans le domaine gazeux après compression. Ensuite, on refroidit à P constante (donc on repart sur une ligne horizontale), jusqu'a rencontrer le domaine liquide bleu. L'intérêt de comprimer d'abord ? c'est que le refroidissement qui vient apres pour liquéfier le gaz comprimé est plus faible que si on avait pas comprimé, parce qu'en comprimant on s'est rapproché du domaine bleu. S'il faut moins refroidir c'est plus facile à réaliser.


J'ai moi aussi regardé ce film hier, et je trouve aussi que certains passages auraient mérité plus d'explication. En fait, c'est très (trop ?) vite expliqué au moment où Faraday faisait du dichlore gazeux, la petite huile au fond du tube était du chlore liquide. (il chauffe le chlore solide, il se forme du gaz. Comme le tube est chauffé, la pression augmente, et comme le coté où se trouve le chlore solide est refroidi par de la glace, une partie du chlore gazeux se liquéfie). Génial M. Faraday...



A bientôt,


PMC

[obi76]

Bah tiens elle repasse cette émission ^^

[invitefb5020e5]

Merci beaucoup pour vos réponses et bonne soirée.
Philippe et magali