Bonjour,
Je vais détailler une démo de la loi de Kelvin qui dit que la pression partielle de vapeur est inférieure à la pression de vapeur saturante à la surface du ménisque se formant dans un capillaire. J'aurais ensuite une question sur l'expression du potentiel chimique en un point du liquide.
La situation est celle-ci : une bassine d'eau dans laquelle on plonge un capillaire. Le liquide monte alors dans le capillaire d'une hauteur x = h par rapport à la surface d'eau dans la bassine à x = 0. La pression de l'air est notée p et la température est uniforme et égale à T.
La démo est la suivante :
Le potentiel chimique de l'eau au niveau de la surface en x = 0 est noté
Il s'agit du potentiel chimique à la pression p
Le potentiel chimique de l'eau en un point A situé juste en-dessous du ménisque mais assez loin pour que les gradients de pression n'y soient pas trop forts est :
où est le volume molaire de l'eau
On considère que le potentiel chimique varie peu entre A et un point B de la surface du ménisque :
Puis on écrit l'équilibre avec la vapeur au niveau du ménisque :
sachant que ( est la pression partielle de l'eau dans l'air)
et que
On a donc :
Enfin, la loi de Laplace donne :
où R est le rayon de courbure du ménisque
D'où la pression partielle d'eau...
Dans cette démo j'aimerais savoir pourquoi on calcule le potentiel chimique dans le liquide au point A et non au point B.
Il y a bien égalité car il n'y a pas de diffusion entre A et B... Est-ce que l'expression du potentiel chimique peut dépendre d'un éventuel gradient de pression au point B ?
De plus, il y a une différence entre le potentiel chimique en x = 0 et au point A. Pourtant il n'y a pas de diffusion entre ces deux points... ceci doit être un effet de la gravité (différence de pression entre ces deux points de ) qui doit compenser la variation de potentiel chimique. Le potentiel chimique dépend aussi de z ?
Merci d'avance pour vos lumières !
A+
JL
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