Pression, Température, Humidité!

[shmikkki]

Bonjour à tous,

Je me permets de poser ici plusieurs petites questions relatives à un même thème (pression, température, humidité) !
D’après ce que j’ai compris, les fluides tendant à voir leur masse volumique diminuer avec la température. Ce qui explique que l’air froid descend et l’air chaud monte. Ok.

1) - Mais pourquoi lorsque l’eau se transforme en glace elle a une masse volumique plus faible que l’eau liquide ? Sur la page wiki de la glace ils disent juste que c’est un fait particulier de l’eau, et c’est tout …

2) - En regardant un reportage, j’ai appris que durant les années 10, 20, 30, etc … il y a eu la course à la liquéfaction des gaz. Par exemple, ils sont arrivés à liquéfier l’oxygène (-182°), l’hydrogène (-252°), etc... Jusqu’à l’hélium (-268°). Et, pour y arriver, il fallait évidemment abaisser la température très bas, mais aussi utiliser un piston pour augmenter la pression. Et donc je me doute pouvoir atteindre le point de liquéfaction. Mais, cela m’amène a une question : Une augmentation de la pression ne devrait pas être associée à une augmentation de la température ? Un peu comme en météorologie avec les dépressions (air froid, basse pressions) et les anticyclones (air chaud, haute pression) ?

Autre question relative à l’humidité :
J’ai appris grâce à Wiki, que la présence de vapeur d’eau dans l’air (nuage, brouillard, etc …) n’est due qu’à la saturation des molécules d’air en eau. Ce phénomène ne dépend que de la pression de vapeur saturante (pression maximale de vapeur d’eau que peut contenir l’air), qui elle-même ne dépend que de la température et de la pression. Jusque là ok.
Mais j’ai 2 questions :

1) – Pourquoi lorsqu’on prend une douche très chaude, il y a beaucoup de vapeur d’eau qui se forme dans la salle de bain (donc comme si l’air était saturé en eau) ? Normalement, l’augmentation de la température devrait permettre à l’air de conserver assez d’eau non (en augmentant la pression de vapeur saturante) ? Non ? Ou est-ce dû à l’évaporation ?

2) – Donc normalement, plus il fait froid, plus on a de chances de ressentir de l’humidité (due à la diminution de la pression de vapeur saturante). Ok, mais cela marche-t-il toujours pour des très basses températures, genre -40, -50 ou -70. En fait, pourquoi dit-on qu’il fait très sec à de telle température ? Pourquoi y a-t-il des déserts froids ? Alors que la pression de vapeur saturante devrait normalement être au plus bas, non ?

Je vous remerci pour vos futures explications !!!
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[LPFR]

Bonjour.
1 - Il n'y a pas que l'eau qui augmente de volume à la solidification. Il y a d'autres exceptions, comme l'alliage de plomb anciennement utilisée en imprimerie (dans les linotypes).

2 - Bien sur que comprimer un gaz augmente sa température. Mais comme dans votre réfrigérateur, on comprime le gaz, qui se réchauffe. On le fait refroidir dans un radiateur, puis on le laisse se détendre ce qui le refroidit. Et comme il est parti d'une température plus basse que celle à laquelle il s'était réchauffé, il atteint une température plus base en se détendant.
Mais ceci est vrai à "hautes températures". A des bases températures, le comportement des gaz change ce qui rend plus difficile leur liquéfaction.

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1- L'eau chaude de la douche chauffe l'air autour du jet et l'air se sature en vapeur d'eau. Quand cet air se mélange à l'air "froid" de la salle de bains, l'eau se condense en petites goutes qui vous donnent de la "vapeur" visible (plutôt de la ex-vapeur).
2 - C'est une idée reçue. L'air humide ne conduit pas mieux la chaleur que l'air sec. C'est uniquement une impression psychologique. On ne "sent" pas l'humidité quand il fait froid. On ne la sent que quand il fait chaud car elle diminue la vitesse d'évaporation de la sueur: il fait "lourd", "moite", "on se sent poisseux", etc.
Au revoir.

[albanxiii]

Bonjour,

En complément à la réponse de LPFR, que je salue,

Une augmentation de la pression ne devrait pas être associée à une augmentation de la température ?

Je vous propose de prendre une pompe à vélo (une toute simple, qu'on tient à la main) et de gonfler un pneu. Si vous y mettez un peu d'ardeur, vous allez vite voire que la partie du cylindre de la pompe proche du pneu est chaud. C'est le gaz comprimé, qui n'a pas le temps d'évacuer sa chaleur dans l'air ambiant, qui chauffe sous l'effet de la compression. Et le métal qui est à son contact chauffe aussi car il conduit bien la chaleur (bien mieux que l'air).

@+

[shmikkki]

Bonjour, merci beaucoup à vous deux pour vos explications!!

Bonjour.
1 - Il n'y a pas que l'eau qui augmente de volume à la solidification. Il y a d'autres exceptions, comme l'alliage de plomb anciennement utilisée en imprimerie (dans les linotypes).

Connait-on la raison de cette augmentation de volume? Cela a-t-il un lien avec le type de liaisons moléculaires impliquées?

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Il y a surement une raison. Mais je ne la connais pas. Pourquoi l'eau cristallise dans le système hexagonal à base pression, alors qu'à des pressions élevées elle "revient à la raison" et cristallise dans le système cubique? Il y a une situation similaire pour le carbone avec le graphite (hexagonal) et le diamant (cubique). Il faut mettre le carbone sous très forte pression pour qu'il accepte de cristalliser dans le système cubique.
Dans les deux cas, la densité est plus élevée dans le système cubique.
Au revoir.

[shmikkki]

Déjà, je ne savais que ça avait un lien avec la conformation dans laquelle les molécules cristallisent! Merci.
Donc à hautes pressions, la glace ne prend pas plus de place que l'eau liquide (parce qu'elle cristallise sous forme cubique)?! C'est fou!
Merci encore !

[LPFR]

...
Donc à hautes pressions, la glace ne prend pas plus de place que l'eau liquide (parce qu'elle cristallise sous forme cubique)?! ...

Re.
Ça dépend de l'endroit où on se trouve (température et pression).
Le diagramme de phase de l'eau est très compliqué. Regardez ce site:
http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html
A+