Changement de phase dans cycle thermodynamique

[invitebdcb5c74]

Bonjour,

Je m'intéresse à plusieurs types de cycles thermodynamiques (du point de vue théorique) et là j'arrive sur des cycles avec plusieurs gaz ou des changements de phase, et je ne sais pas trop comment m'y prendre pour calculer.

Par exemple le problème que je me pose est le suivant :
Soit un volume d'un m3 (parois rigides et parfaitement isolées thermiquement) contenant initialement : 1L d'eau et de l'air sec à une pression de 1 bar. La température initiale est de 300K.
Je décide d'apporter de l'énergie à l'intérieur de ce volume fermé.
Bien entendu en chauffant suffisamment, une certaine quantité d'eau va devenir vapeur.

Mais j'ai du mal à déterminer, si j'apporte X joule, au final, quelle sera la situation dans mon volume : Température, pression, quantité d'eau à l'état de vapeur.

Y a t-il un moyen relativement simple pour déterminer l'état final ?

Merci d'avance!
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[phys4]

Bonsoir,

L'état initial décrit n'est pas un état d'équilibre, l'eau en contact avec l'air sec s'évapore jusqu' à la pression de vapeur saturante.
La température à l'équilibre sera inférieure à 300°K car de la chaleur empruntée à l'air et à l'eau aura servi à l'évaporation de l'eau. La pression finale sera aussi différente car il faudra ajouter les pressions partielles de l'air et de la vapeur d'eau.
Pour trouver cet équilibre il faut les courbes de vapeur saturante de l'eau et sa chaleur latente de vaporisation en fonction de la température.

Si vous apportez de la chaleur extérieure, vous déplacez simplement cet équilibre.

[invitebdcb5c74]

Bonjour,

Et merci pour cette première réponse.

Je suis bien d'accord avec celle ci (le fait qu'une partie de l'eau va se vaporiser), c'est pour cela que j'ai bien précisé "de l'air sec".

Donc ma question c'est, concrètement, comment est-ce que je calcule:
- l'état d'équilibre 1 avant le chauffage
- l'état d'équilibre 2 après par exemple chauffage de 500 000 J ?

Y a t'il un moyen de faire cela via un simple calcul numérique ?

Merci

[phys4]

Y a t'il un moyen de faire cela via un simple calcul numérique ?

Merci

Pour faire un simple calcul numérique, il faudrait que toutes les propriétés des fluides soit mis en formules précises. Pour avoir un résultat significatif il faudra utiliser des abaques.
Pour simplifier, vous pourriez prendre la chaleur latente comme constante, l'air comme gaz parfait, mais il reste la pression de vapeur en fonction de la température à modéliser.

[A voir en vidéo sur Futura]