Appareil sous pression : plus dangereux en air ou en eau

[yoyotorpedo]

Bonjour

Nous nous sommes posées cette question avec des amis.

L'explosion d'une cuve ayant le même volume dans laquelle rçgne la même pression interne pression sera-t-elle plus dangeuresue si elle est remplie d'air ou si elle est remplie d'eau.

J'aurais tendance à penser que la réponse est si elle est rempli d'air même si la température de celui-ci est maintenu très faible.

Ce qui veut dire que l'énergie emmagasiné par le gaz est supérieur à celle de l'eau pour le même volume et même pression.

Avez-vous des formules pour confirmez cela?

Merci
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[Gilgamesh]

L'énergie est homogène à PV.

PV = nRT

Même si les liquides ne se comportent pas comme des gaz parfait, on peut se référer à cette loi en ordre de grandeur et il est évident que n (le nb de mole par volume) étant de l'ordre de 1000 fois plus grand pour un liquide, la densité d'énergie volumique est bien plus élevée pour un liquide que pour un gaz. Un m3 de liquide à 100 bar et 100°C contient plus d'énergie qu'1 m3 d'air à 100 bars et 100°C.

Par contre, la densité d'énergie massique des gaz est bien plus grande que pour les liquides, car du fait de l'absence de liaisons entre particules la chaleur spécifique est plus élevé à l'état gazeux. 1 kg d'air à 100 bars et 100°C contient plus d'énergie qu'un 1kg d'eau à 100 bars et 100°C.

a+

[invite2313209787891133]

Bonjour

La réponse précédente est un peu une réponse de normand...
Une cuve remplie d'air fera bien évidement plus de dégâts.
Imaginons l'expérience suivante:
On a une cuve de 1000litres qui contient 999.999 litres d'eau et 0.001 litre d'air. On introduit 0.999 litres d'air supplémentaires dans la cuve; en supposant l'eau totalement incompressible la cuve monte à 1000 bars. Pour monter à cette pression il a fallut utiliser une énergie équivalente à 10 joules, énergie que libérerait la cuve en éclatant (en faisant abstraction de l'énergie potentielle de la hauteur d'eau).

Si la cuve est entièrement remplie d'air on a cette fois une énergie potentiellement libérable équivalente à 10⁸ joules, de quoi générer un bel effet de souffle.

[Gilgamesh]

D'accord ça mérite plus de précisions.

Je réagissais à la conclusion : "l'énergie emmagasinée par le gaz est supérieur à celle de l'eau pour le même volume et même pression". Ça non, c'est l'inverse.

Pourtant effectivement un cuve d'air qui exploserait à température ambiante serait plus dangereuse qu'une cuve d'eau. Parce que l'eau de de vaporisera pas effectivement, et donc ne provoquera pas un effet de souffle. Mais le travail qu'on pourrait effectuer (en connectant un dispositif quelconque de récupération du travail mécanique) sera plus élevé avec la cuve d'eau qu'avec la cuve d'air. Par exemple, si on perce juste un petit trou dans la cuve, le travail mécanique du jet d'eau sera plus important que celui du jet d'air, aussi bien en puissance qu'en travail intégré dans le temps.

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Il y a également un aspect à prendre en compte : si la pression n'est pas maintenue de manière dynamique (en coupant le robinet d'arrivée de fluide) le petite variation de volume du au travail mécanique sur la paroi, les valves, etc, changera très peu la pression du gaz, mais énormément la pression du liquide. On peut se servir de gaz comprimé pour stocker de l'énergie, même dans des cuves élastiques, mais on ne peur pas faire de même avec un liquide (ou un solide) comprimé (sauf sous l'effet de la pesanteur car la force est conservative)...

a+