densité de l'air humide

[apzo11]

Bonjour,
Contrairement à mon intuition l'air humide est plus léger que l'air lourd.
VOIR http://www.thermexcel.com/french/tables/massair.htm

ET

http://forums.futura-sciences.com/ph...ir-humide.html

Mais grâce à ces 2 liens , j'ai compris

La petite différence de densité a-t-elle une influence dans notre vie c'est à dire:

1- l'évaporation d'un verre d'eau (l'air à la surface de l'eau étant plus léger laisse la place à de l'air sec) une sorte de convection

2- Si l'on place un déshumidificateur dans une pièce il est préférable de le mettre en bas.

3- Dans une cuisine l'air humide est en hauteur ou bien ce phénomène est le plus souvent "caché" par le gradient de température

Merci de vos réponses

apzo11
-----

[obi76]

Bonjour,

1- l'évaporation d'un verre d'eau (l'air à la surface de l'eau étant plus léger laisse la place à de l'air sec) une sorte de convection

C'est ce que l'on appelle le flux de Stefan. Si l'air est immobile (peu probable), la vapeur ne s'en ira que par pure diffusion. La vitesse d'évaporation par le flux de Stefan peut être considéré assez simplement en considérant que la surface de l'eau est un gaz à l'état de saturation constante.

2- Si l'on place un déshumidificateur dans une pièce il est préférable de le mettre en bas.

La masse molaire de l'eau étant plus faible que celle de l'air, à température et pression identique pour les 2 espèces (hypothèse loin d'être farfelue), il va monter (les nuages sont généralement en altitude, sauf cas de température et de pression qui font qu'ils soient plus bas, c'est ce qu'on appelle le brouillard ). Il vaut donc mieux le mettre en hauteur.

3- Dans une cuisine l'air humide est en hauteur ou bien ce phénomène est le plus souvent "caché" par le gradient de température

Pour une cuisine, en plus de l'explication que je vous ai donné dans le 2, la température d'une casserole qui bout (par exemple) va créer un mouvement de convection de l'air. Cette convection ajoutée à la convection fait que la vapeur d'eau va s'élever vers le haut encore plus vite.

Cordialement,

[apzo11]

Merci pour cette réponse claire et fournie.
Cependant j'ai quelques précisions à demander

le flux de Stefan

Avec un peu plus de temps j'étais pas loin de lui piquer le nom. Mais peut-être M Stéfan l' a découvert bien avant ma naissance.

la surface de l'eau est un gaz à l'état de saturation constante

Ce qui veut dire que la première pellicule d'air est saturée à 100% et que l'échage se fait à cause de la différence de tension de vapeur d'eau?

2-

Il vaut donc mieux le mettre en hauteur.

Oui (erreur de ma part), mais avec tous les flux d'air dans une cuisine ne penses-tu pas que son emplacement ait une importance?

2-

les nuages sont généralement en altitude

Seul point ou je ne suis pas d'accord, si les nuages sont en haut c'est parce qu'il fait plus froid et que la masse d'air condense en hauteur alors qu'elle ne condense pas au niveau de la mer.

3-

s'élever vers le haut encore plus vite

J'ai l'intuition 'mais je m'en méfie, que le "plus vite" est très marginal dans ce cas et que c'est plutôt la température qui fait monter la vapeur d'eau visible.
apzo11

[obi76]

Ce qui veut dire que la première pellicule d'air est saturée à 100% et que l'échage se fait à cause de la différence de tension de vapeur d'eau?

Tout à fait. C'est pourquoi un vêtement mouillé sèchera même dans un air à moins de 0°C (la saturation n'est pas nulle en dessous de 0°C).

Oui (erreur de ma part), mais avec tous les flux d'air dans une cuisine ne penses-tu pas que son emplacement ait une importance?

Si le but est effectivement de récupérer le maximum de vapeur d'eau, ça sera tout de même en hauteur. Cela dit même en bas la vapeur d'eau récupérée ne sera pas négligeable.

2-Seul point ou je ne suis pas d'accord, si les nuages sont en haut c'est parce qu'il fait plus froid et que la masse d'air condense en hauteur alors qu'elle ne condense pas au niveau de la mer.

Effectivement, j'ai été un peu vite dans ma déduction, au temps pour moi.

3- J'ai l'intuition 'mais je m'en méfie, que le "plus vite" est très marginal dans ce cas et que c'est plutôt la température qui fait monter la vapeur d'eau visible.

C'est un cercle vicieux, mais ça revient à ce que j'ai dis : une différence de température va entraîner des mouvements de convection par la force d'Archimède. Ces mouvements de convection vont transporter la vapeur plus vite que s'il s'agissait d'une simple diffusion. Un autre exemple : avec la convection forcée d'un sèche cheveux les cheveux sécheront plus vite que s'ils ne séchaient que par diffusion (sans rien faire quoi).

EDIT : si tu veux vraiment savoir avec précision, il faut estimer le nombre de Sherwood convectif ainsi que celui de Nusselt convectif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[apzo11]

Bonsoir,
Et merci de tes explications.
à bientôt

[invite2313209787891133]

Bonjour

L'air humide est effectivement plus léger que l'air sec, mais la différence de masse volumique est largement compensée par l'agitation thermique. En pratique il n'y a aucune différence d'hygrométrie entre un point haut et un point bas dans une pièce, mais l'air est totalement immobile.

[apzo11]

Bonjour Dudulle,

En pratique il n'y a aucune différence d'hygrométrie entre un point haut et un point bas dans une pièce, mais l'air est totalement immobile.

Tu veux dire quoi exactement? une grosse gamelle d'eau qui va s'évaporer ne va pas entrainer de circulation d'air comme pourrait le faire un élément chauffant?

[invite2313209787891133]

Non, l'air humide va diffuser dans toutes les directions. La différence de masse volumique est bien trop faible pour influencer la dispersion de façon significative.

[invite6dffde4c]

Bonjour Dudulle,

Tu veux dire quoi exactement? une grosse gamelle d'eau qui va s'évaporer ne va pas entrainer de circulation d'air comme pourrait le faire un élément chauffant?

Bonjour.
La gamelle avec de l'eau qui s'évapore devient plus froide que l'air ambiant. Donc, elle peut bien entrainer une circulation par convection, mais dans le sens opposé à celui d'un élément chauffant. La variation de densité de l'air par la différence de température et bien plus importante que la variation due au changement d'humidité.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour,

Si je compte bien, 22,4l d'air pesent à 0°C environ 28 g

22,4 l de vapeur H²O pèsent 18 g

J'aurais tendance à dire qu'a l'equilibre thermique l'air humide doit peser moins que l'air sec.

Je ne sais pas par contre la concentration en H²O de l'air à 0°C pour mon exemple si le taux est 100% pour calculer la variation de densité....

Mon approche est elle correcte ???

[obi76]

De toutes façons, s'il n'y avait QUE de la diffusion, les mouvements convectifs seraient tellement faibles que la vapeur montrait immédiatement au plafond. S'il remplit toute la pièce c'est justement à cause de la diffusion turbulente (causée par la convection, donc de la turbulence générée par la mise en mouvement de l'air).

Soit vous considérez les mouvements de convection, auquel cas on peut négliger Archimède,
Soit vous considérez qu'il n'y a que de la diffusion, auquel cas vous ne pouvez plus négliger Archimède.

[invite6dffde4c]

Bonjour Calculair.
En gros, la masse moléculaire moyenne de l'air est 21% de 32 et 78% de 28 (et 1% de baratin) ce qui donne 28,8. La pression de vapeur de l'eau à la température ambiante est de 22 mm de Hg (les chiffres dans ma tête sont encore en mm Hg). Donc la fraction de vapeur d'eau dans de l'air saturé (100 % d'humidité) est de 22/760 = 2,9 %.
Donc ma masse moléculaire moyenne de l'air humide sera: 97,1 % de 28,8 et 2,9% de 18 ce qui fait 28,48. À comparer à 28,8. Ceci fait une diminution de 1,1% de la densité entre humide et sec. Ce qui équivaut à une variation de température de l'air de 3,2 °C.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour Calculair.
En gros, la masse moléculaire moyenne de l'air est 21% de 32 et 78% de 28 (et 1% de baratin) ce qui donne 28,8. La pression de vapeur de l'eau à la température ambiante est de 22 mm de Hg (les chiffres dans ma tête sont encore en mm Hg). Donc la fraction de vapeur d'eau dans de l'air saturé (100 % d'humidité) est de 22/760 = 2,9 %.
Donc ma masse moléculaire moyenne de l'air humide sera: 97,1 % de 28,8 et 2,9% de 18 ce qui fait 28,48. À comparer à 28,8. Ceci fait une diminution de 1,1% de la densité entre humide et sec. Ce qui équivaut à une variation de température de l'air de 3,2 °C.


Cordialement,

Bonjour LPFR,

Merci , la presence de vapeur d'eau n'a donc qu'un effet faible sur la densité de l'air

Bien cordialement

[invite6dffde4c]

Bonjour Obi.
Je ne suis pas d'accord avec vous. S'il n'y avait que la diffusion, en gros, il ne se passerait rien. La diffusion à grandes distances est tellement lente qu'il faudrait attendre des années pour que la vapeur de répande.
La différence de densité fait que la poussée d'Archimède crée de la convection. Et ceci est beaucoup plus rapide que la diffusion et que la conduction thermique de l'air.
Dans le cas de la gamelle, si elle commence à la température ambiante, il commence par avoir de la convection crée par la différence de densité. Puis à mesure que l'eau se refroidit par évaporation, la convection par différence de densité diminue et peut s'inverser à cause de l'augmentation de densité due à la diminution de température de l'air en contact avec la gamelle.
Cordialement,

[obi76]

Bonjour LPFR,
justement, si vous ne considérez QUE la diffusion, Archimède va "enlever" la vapeur. Inutile donc d'attendre autant...

Pour ce qui concerne Archimède, c'est justement par diffusion (si on néglige la convection). Le transport convectif ne sera effectif qu'en cas de mise en mouvement de l'air.

En gros, air immobile = Diffusion + Archimède
Air mis en mouvement = convection, donc diffusion turbulente.

C'était juste pour montrer les phénomènes apparents si on néglige l'un ou l'autre paramètre.

Cordialement,

[invite6dffde4c]

Re-bonjour Obi.
Si je ne considère que la diffusion, il n'aura pas d'Archimède ni de convection.
Je ne comprends pas la différence que vous faites entre Archimède et la convection. Le responsable de la convection c'est précisément Archimède (du moins dans le cas présent).
Et je ne vois pas non plus pourquoi vous considérez que s'il y a convection, le régime sera nécessairement turbulent. Est-ce toujours le cas? Je pense qu'il peut avoir de la convection en régime laminaire. Mais là, je suis moins sur.
Cordialement,

[obi76]

Bonjour,

la convection est dû à Archimède, oui, mais à cause des gaz chauds.
Si les gaz sont frais, il y aura Archimède aussi mais à cause de la diffusion.
[je suis en plein débat avec un chercheur du coin sur ce sujet, je vous tiens au courant, on n'est pas d'accords).

Cordialement,

[obi76]

Bon hé bien nous sommes (toujours) en désaccord. Ce que j'ai évoqué plus haut de toute évidence est effectif mais savoir s'il sagit d'Archimède, c'est plus un problème de définition.

Pour ma part, la définition de la poussée d'Archimède englobe ce phénomène de ségrégation par gravité, vu qu'elle est du à une pression différentielle entre les espèces...

On creuse, on creuse...

[invite6dffde4c]

Bonjour,

la convection est dû à Archimède, oui, mais à cause des gaz chauds.
Si les gaz sont frais, il y aura Archimède aussi mais à cause de la diffusion.
[je suis en plein débat avec un chercheur du coin sur ce sujet, je vous tiens au courant, on n'est pas d'accords).

Cordialement,

Re.
J'imagine qu'en plus de gaz chauds, vous acceptez aussi des gaz froids.
Une boulle de CO2 (ou mieux encore, de chloroforme) tombe à cause aussi d'Archimède. Le différentiel de pressions en haut en bas, la pousse vers le bas. Certes, on peut dire que ce n'est pas des forces vers le bas qu'Archimède parlait, mais c'est le résultat pour le cas général. Pour moi c'est encore Archimède.
On peut aussi dire que la pression est la manifestation des forces de diffusion. Mais non qu'Archimède est du à la diffusion. La diffusion (et non les forces de diffusion) est le déplacement des molécules d'une espèce parmi celle, d'une autre espèce.
C'est peut-être là où se trouve la nuance.
Cordialement.

[obi76]

D'accord, nos mots divergent mais nos idées se rejoignent

nous avons donc la même idée mais pas la même que mon collègue, j'en discuterai un peu plus avec lui