Transformation isotherme et isobare à la fois ?

[mwa1]

Bonjour,

Une transformation peut elle être à la fois isotherme et isobare ?
Je cherchait les conditions nécéssaires pour qu'un système soit en équilibre sous deux phases, et dans mon bouquin de thermo je suis tombé sur ça :

Considérons une masse m d'un corps pur, subissant une évolution isotherme (température T) et isobare (pression P), et et qui échange avec le milieu extérieur de l'énergie, uniquement sous forme de travail des forces de pression.

Mais jusqu'ici, je croyais que qu'a pression et température constantes le volume était forcément constant
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[kalish]

C'est pas isotherme d'abord puis isobare? De toutes façons ça doit éventuellement être possible si ta relation pour l'énergie interne n'est pas PV=nRT.

[mwa1]

Ah oui je vois, en fait j'ai juste eu le réflexe pV=nRT en oubliant qu'on ne parlait pas nécéssairement de gaz...

[mwa1]

Tant que j'y suis, c'est quoi les conditions nécéssaires pour qu'un corps pur soit en équilibre sous deux phases ?

Je ne sais pas trop quoi dire si ce n'est que sa température et sa pression doivent se trouver sur les courbes d'équilibre de son diagramme de phases ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[kalish]

Tous les gaz n'obéissent pas à la loi des gaz parfaits, mais je t'avoue que je suis une bille en thermodynamique, je penchais plutôt pour d'abord isotherme puis ensuite isobare. En équilibre sous deux phase je ne sais pas trop, tu parles d'opalescence critique? A ma connaissance il faut être au point critique.

[mwa1]

je penchais plutôt pour d'abord isotherme puis ensuite isobare.

Non, dans le bouquin il est même écrit un peu plus loin : "(...) Il en résulte que, si un corps pur est en équilibre sous deux phases, toute évolution isotherme de cet équilibre est nécéssairement isobare et réciproquement"

C'est normal en fait, c'est juste que je raisonnais par rapport à l'équation d'état qui ne s'applique qu'aux gaz parfaits donc j'étais à côté de la plaque...

Pour les conditions d'équilibre sous deux phases, je parlais des conditions dans lesquelles deux phases peuvent coexister (autres que le supercritique). C'est à dire le long des courbes de saturation (je crois que c'est comme ça qu'on les appelle) du diagramme de phases.
Je ne sais pas trop comment exprimer ces conditions, je sais juste qu'a une pression donnée doit correspondre une température donnée pour que les deux phases puissent coexister (ou les trois phases au point triple).

[kalish]

Justement c'est au "point critique":http://fr.wikipedia.org/wiki/Opalescence_critique
et pas n'importe où sur la courbe je pense.

[mwa1]

Ca ne concerne que l'interface liquide/gaz, je ne pense pas que la question porte sur ce cas particulier (c'est pas au programme de L1 de toute façon) mais je peux toujours le mentionner.
Je pense qu'il s'agit plutôt des états le long des courbes de saturation, et je crois que la seule condition nécéssaire est la monovariance du système c'est à dire qu'a une température donnée on a p(T) et V(T,p(T)).
Si quelqu'un peut confirmer ou démolir ma théorie

[kalish]

ah ok, tu veux dire qu'on puisse avoir à la fois un peu de vapeur d'eau et de l'eau liquide par exemple? Je n'avais pas compris ça.

[mwa1]

La question du poly c'est : Quelle est la condition d'équilibre d'un corps pur sous deux phases ?

Donc c'est l'interprétation que j'en fait : un corps pur est en équilibre sous deux phases le long des courbes de saturation de son diagramme pT, et pour ça on doit avoir une pression correspondante à une température donnée (et réciproquement).

Mais je ne sais pas si c'est la condition demandée ??

[kalish]

désolé mais moi non plus en fait, parce que ces deux phases ne sont pas censées coexister (à ma connaissance) une simple fluctuation fait passer d'une phase à l'autre, je ne comprends pas bien la question, désolé encore une fois.

[albanxiii]

Bonjour,

On peut mettre, au moins dans un certain domaine de valeurs pour les variables, l'équation d'état d'un fluide sous la forme .
Lors d'une transformation isotherme et isobare à la fois, je ne vois pas trop ce qui peut bouger.

Pour votre corps en équilibre sous deux phases, soit vous fixez la température et le système fixera la pression, soit l'inverse. Vous connaissez la notion de variance ?

@+

[kalish]

Justement dans son cas il y a échange d'énergie avec l'extérieur donc l'énergie interne par exemple n'est pas constante il me semble, du coup qu'il y ait une variation du volume uniquement ne me choque pas tellement même si niveau rendement ça me parait un peut trop parfait.

[albanxiii]

Re,

Peut-être...c'est tellement flou que je m'arrête là... pour l'instant.

@+

[kalish]

Non mais en fait c est idiot ce que j ai dit puisqu il précise que seules les forces de pression agissent, je pensais a rajouter une variable comme un champ electrique. Il faudrait en savoir plus efrectivement.

[kalish]

je pense avoir compris ce que mwa1 essaie de dire. Si on dispose de deux equation d'état, une pour chaque phase, le long de la ligne de changement de phase les deux sont valables. Ce qui est étrange c'est l'idée de parler de transformation, normalement le passage d'une phase à l'autre peut se faire par exemple par libération de la chaleur latente, et il me semble qu'il faut bien une variation de température.

[albanxiii]

Re-bonjour,

je pense avoir compris ce que mwa1 essaie de dire.

C'est précisément ce que je me refuse à faire, l'expérience montrant que c'est une perte de temps quasiment tout le temps.

Si on dispose de deux equation d'état, une pour chaque phase, le long de la ligne de changement de phase les deux sont valables.

Cela me semble plus que douteux. Si on prend de l'eau liquide en équilibre avec sa vapeur, je vois mal comment le gaz et le liquide pourraient être décrit par la même équation d'état. Rien que la compressibilité : celle d'une phase n'a rien à voir avec celle de l'autre.

@+

[kalish]

C'est précisément ce que je me refuse à faire, l'expérience montrant que c'est une perte de temps quasiment tout le temps.

Ah ben, je ne suis pas du tout d'accord pour deux raisons, la première c'est qu'on peut avoir de très bonnes questions et ne pas les formuler clairement, et inversement on peut s'exprimer très clairement et n'avoir rien d'intéressant à demander/dire (comme moi maintenant ), la deuxième parce qu'il existe toujours quelqu'un d'infiniment plus rigoureux qui s'amusera à faire ressentir à son interlocuteur que ce qu'il a dit n'a pas de sens car il ne s'exprime pas assez clairement, sans jamais faire avancer la question sur le fond. (mais ce n'est pas votre cas, c'est tout à fait général comme remarque).

Cela me semble plus que douteux. Si on prend de l'eau liquide en équilibre avec sa vapeur, je vois mal comment le gaz et le liquide pourraient être décrit par la même équation d'état. Rien que la compressibilité : celle d'une phase n'a rien à voir avec celle de l'autre.

J'ai justement écrit l'exact opposé, deux équations d'état, une pour chaque phase, pour une même température et pression. Par exemple de la vapeur d'eau à l'interface liquide gaz doit être grosso modo à la même pression et à la même température. Encore que c'est douteux parce qu'il y a des interactions en plus dans la phase liquide, et puis théoriquement ce sont les plus agitées des molécules qui s'échappent.