Petit problème physique

[invite2d0a4474]

Bonjour,

Je vous solicite suite à un exercice qui me bloque. Le voici :

Un etudiant ayant bien travaillé son cours sur les corps pur se demande si en entretenant à l'aide d'une pompe à vide, une pression suffisament basse dans un ballon contenant de l'eau liquide à 20°C, il pourrait à la fois faire bouillir de l'eau et la congeler.
Cela peut-il être vrai ? Pourquoi ?

Pour repondre, le diagramme pression température du corps pur de l'eau peut aider.

Données:
- pression de vapeur saturante de l'eau à 20°C : 2.33 mbar
- La pompe à vide peut maintenir une pression de quelques dixièmes de mbar
- La vaporisation de l'eau est un phénomène très endothermique.

NB: aucun calcul n'est necessaire

J'aurais dit que la pression est suffisament faible pour la vaporisation. Mais vu que la température est de 20°C et que celle au point triple est de 0.01°C alors elle ne peut pas se congeler ... Sans aucunes certitudes ...
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Regardez le diagramme de phase de l'eau.
Si vous baissez la pression suffisamment, vous vous retrouvez en bas du diagramme. La température d'équilibre est de 200 K et l'eau est gelée.
Mais à cette température l'eau s'évapore (se sublime) très lentement et la chaleur perdue par cette évaporation est faible.
Donc, il faudrait que le récipient soit très, très, très bien isolé thermiquement. Le faire en pratique ce n'est pas évident.
Le point triple n'a rien à faire dans ce problème. L'eau/glace n'est pas en équilibre avec sa vapeur.
Au revoir.

[invite2d0a4474]

Ce que je ne comprends pas c'est comment la température peut passer en dessous de 200 kelvin juste en diminuant la pression. C'est parce que la vaporisation est très endothermique? du coup ça diminuerait la température ....

[Deedee81]

Salut,

Ce que je ne comprends pas c'est comment la température peut passer en dessous de 200 kelvin juste en diminuant la pression. C'est parce que la vaporisation est très endothermique? du coup ça diminuerait la température ....

Oui.

Il y a deux causes. Tout d'abord la diminution de pression d'un gaz baisse sa température (un exemple typique est le gaz qui sort d'un aérosol). C'est un effet thermodynamique.

Mais ici le facteur principal est en effet la chaleur latente de vaporisation, assez importante.

[A voir en vidéo sur Futura]