Bonjour,
Le titre est assez nul je dois l'avouer mais les bons mots n'arrivaient pas ...
En fait ma question est comment calculer le volume d'eau a chauffer, pour obtenir une pression donnée dans un volume donné et à quelle température doit être chauffée
l'eau ? (Je suppose 100°C au minimum, 100°C étant la température de vaporisation de l'eau).
Je suis à la recherche d'une formule la plus simple possible étant donné que je ne suis qu'en 4eme.
Merci d'avance.
Logo600.
Bonsoir.
Pas facile de répondre à cette question si tu es en quatrième...
Tout d'abord, à pression atmosphérique, tu ne peux pas chauffer d'eau liquide à plus de 100°C. Tu ne pourras dépasser 100°C que quand toute l'eau sera évaporée. C'est ce que signifie "la température d'ébullition de l'eau à pression atmosphérique est 100°C". Je précise bien "à pression atmosphérique", car en fait ce point d'ébullition dépend de la pression. Tout le monde sait que dans une cocotte minute, la température peut monter au delà de 100°C.
Le volume d'eau à chauffer n'a pas beaucoup d'importance dans ton problème, c'est plutôt la quantité d'eau à évaporer qui compte. Bien sûr, la quantité d'eau à chauffer doit être supérieure ou au moins égale à celle à évaporer...
Il existe une relation entre la pression P, la température T et la quantité de matière n en termes de molécules de gaz dans un volume V, c'est la "loi des gaz parfaits" :
P*V = n*R*T
Avec T en Kelvin (une différence de 1 K correspond à une différence de 1°C et une température de 0°C vaut 273 K), n en moles, P en Pascal, V en m3, et R la constante des gaz parfaits dont la valeur numérique vaut 8,31 si on utilise ces unités.
Tu peux donc établir, dans un volume donné, une relation entre la température, la pression et la quantité de vapeur d'eau que tu vas créer.
Mais selon que tu changes un de ces paramètres, les autres vont varier aussi...
Bref, ce n'est pas un problème simple !
À supposer que tu fasse échapper ta vapeur d'eau dans un récipient par ailleurs fermé que tu maintient à température constante (thermostat et tout ce qu'il faut pour chauffer ou refroidir), alors la pression dans le récipient restera proportionnelle au nombre de molécules de gaz, c'est à dire le nombre de molécules d'air au départ plus le nombre de molécules de vapeur d'eau introduite. Le facteur de proportionnalité sera R*T/V. Sauf qu'en pratique, ça ne marche jamais aussi bien que ça : la température ne sera pas vraiment la même partout dans le récipient, la loi des gaz parfaits elle-même n'est qu'une (assez bonne) approximation de la réalité, et surtout une partie de l'eau va condenser si la température est en dessous de celle d'ébullition de l'eau à la pression du récipient...
Merci beaucoup, je vais essayer de reflechir un peu a ca.
Logo600.
Si j'ai bien compris ~P=N*8.31*373.15K/V
Seulement en quelle unité s'exprime le Volume V ? Et au moment de multiplier N, il faut calculer le nombre de moles totales contenues dans le volume Chaudiere+Tuyaux+Piston ?
Merci d'avance.
Logo600.
Re, apres reflexion, et si je ne me trompes pas, dans des volumes inferieurs à 1L, le nombre de moles d'air est quasi, négligeable car il est de l'orde de quelques dixiemes d'unité seulement. Enfin si mes calculs sont bons. Non ?
