Pression de Vapeur - Ebullition - Evaporation - Condensation

[invite5fc1946d]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d'un dossier pédagogique je suis amené à réaliser quelques schémas. (le niveau de ces dossiers est grossièrement celui d'un étudiant de 1ere année donc ni grand public ni expert, entre les 2)

Le chapitre de ce dossier traite des hydrométéores que l'on trouve dans l'atmosphère et dans ce cadre je suis amené à définir d'abord quelques notions élémentaires : vapeur d'eau, évaporation, ébullition, condensation, pression de vapeur etc...

Je n'ai aucun mal à les définir par texte, par contre quand il s'agit de réaliser un schéma à la fois clair et précis, ça se complique toujours un peu.

J'ai comme une vague impression que je fais une erreur de raisonnement mais j'ai beau me triturer l'esprit, je n'arrive pas à voir exactement où ni comment y remédier.

ebullition_evaporation.jpg
pression_vapeur.jpg

A noter que mon prochain schéma concernera l'humidité relative, et en particulier lorsque la pression de vapeur partielle est égale à la pression de vapeur saturante du gaz (air), ce qui ici n'est donc pas représenté.

J'aurais voulu aussi mettre en schéma la surébullition (bien que je sors du cadre de mon dossier), mais je n'arrive pas à bien cerner comment je pourrais les représenter sur mes schémas.

En vous remerciant d'éventuelles corrections
Cordialement
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[invite5fc1946d]

Pour préciser un peu je pense que mon erreur vient peut-être dans la notion de pression de réservoir que je n'aurais peut-être pas dû décomposer et mettre en pression totale (sauf qu'à représenter en schéma je vois pas comment faire autrement qu'en décomposant) et au niveau de PV = TVSL > PR (condensation), pour lequel j'ai hésité. Ca me parait illogique mais je comprend pas pourquoi ^^

[phys4]

Bonjour,
Il y a une anomalie dans le premier schéma avec récipient ouvert :
- la pression partielle de vapeur en jaune fait partie de la pression atmosphérique totale, le dessin semble montrer une pression qui s'ajoute, alors qu'elle est identique autour du récipient.

- le débit des molécules qui quitte le liquide correspond à la pression de vapeur saturante, les molécules qui rentrent correspondante à la pression partielle, lorsque la pression de vapeur est égale à la pression saturante, les deux flux s'équilibrent et il n'y a plus évaporation. Ce n'est pas très clair sur les schémas.

- pour le récipient fermé, la pression partielle correspondante à la température du liquide s'ajoute à la pression atmosphérique, le pression interne est donc supérieure à la pression d'ébullition et le liquide chauffe mais ne peut pas bouillir tant que le récipient est fermé.

[invite5fc1946d]

Ok je te remercie, je visualise mieux mes erreurs

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5fc1946d]

Dans le 1er schéma si je change simplement :

Pression Atmosphérique (PA) par Pression Partielle de l'Air sec (PPAS) et qu'ensuite j'écris quelque-part PA = PV + PPAS, ça donnerait à la place de ce qui a écrit sous les schémas :

- PA > TVSL = Evaporation
- TVSL > PA = Ebullition

Est-ce que ça serait bon du coup sans avoir besoin de changer les flèches de mon schéma ?

EDIT : j'pense que je vais mettre en fait qu'une seule flèche PA avec deux couleurs correspondant à PV orange + PPAS vert, ça rendra les choses plus claires

[invite5fc1946d]

J'ai refais le premier schéma, je pense que là c'est bon (je vais m'occuper demain du second schéma)

[invite5fc1946d]

Bon voilà le second schéma corrigé. J'espère ne pas avoir fait d'erreur cette fois-ci et que ça reste clair. Un gros schéma un peu indigeste quand même ^^

[phys4]

Pour le récipient fermé ou partiellement fermé, je comprends que sur la ligne du bas, le récipient n'a aucune fuite, il reste donc une pression partielle d'air et le liquide ne bout pas, il y a l'évaporation en surface qui maintient l'équilibre des pressions.

Sur la ligne du haut, il existe des fuites, donc tout l'air finit par s'échapper et le liquide bout pour compenser les fuites. Remarquons aussi que pour une pression max donnée, le récipient avec des fuites sera plus chaud que le récipient sans fuites.
Remarque sur le dessin des molécules d'eau, les liaisons des atomes d'hydrogène avec l'oxygène forment un angle de 105°, les atomes ne sont pas alignés.

[invite5fc1946d]

En fait en haut et en bas le récipient est fermé, c'est juste une représentation différente des mêmes choses. J'aurais peut-être pas dû mettre des molécules d'eau tout en haut pour simuler l’atmosphère en dehors du récipient si ça prête à confusion. Quant au nombre de flèches du taux d'évaporation-condensation je pense que je vais changer et mettre un taux exactement égal à ce qui se passe en bas (nombre de flèche), je crois que ça prête à confusion.

Pour l'angle de 105 haha j'y avais pas pensé, mais bon c'est un détail et je sais pas si j'aurais le courage de refaire toutes les molécules du schéma ^^

Bon je pense sinon que y'a moyen de simplifier un peu le schéma encore, mon perfectionnisme est pas toujours très adéquate pour de la vulgarisation.

Quoi qu'il en soit merci du coup de main.

[invite5fc1946d]

Bon du coup me voilà à faire le dernier schéma en prenant une humidité relative à 100% donc quand pression de vapeur partielle de l'air (PVP) = pression de vapeur partielle saturante de l'air (PVPS)

Je me demande un peu comment représenter ça schématiquement et je me pose certaines questions du coup, notamment de la relation entre la PVPS de l'air et la pression de vapeur saturante du liquide (nommé TVSL dans mes schémas)

Quand PVP = TVSL dans un récipient clos il y a équilibre, c'est l'objet du schéma précédent.

Quand PVP = PVPS (donc humidité 100%) il y a aussi équilibre (en milieu ouvert ou fermé), ça fonctionne donc ensuite pareil. Jusqu'ici on est d'accord je pense.

Mais quid d'une relation entre pression vapeur saturante de l'air (PVPS) et pression vapeur saturante du liquide (TVSL) ? Sachant que chacun dépend de la température. Donc PVPS = TVSL (à température égale) ? Auquel cas si j'arrive à l'égalité PVP = TVSL comme c'est le cas sur mon schéma précédent c'est que l'humidité relative dans l'air à ce moment là est forcément de 100% ? J'suis pas vraiment convaincu par cette relation "évidente" mais j'arrive pas à expliquer différemment la chose

Si la réponse est oui alors ok j'ai compris, si la réponse est non, y'a un truc qui m'échappe encore.

[phys4]

Mais quid d'une relation entre pression vapeur saturante de l'air (PVPS) et pression vapeur saturante du liquide (TVSL) ? Sachant que chacun dépend de la température. Donc PVPS = TVSL (à température égale) ? Auquel cas si j'arrive à l'égalité PVP = TVSL comme c'est le cas sur mon schéma précédent c'est que l'humidité relative dans l'air à ce moment là est forcément de 100% ?

Je ne vois pas de différence entre pression de vapeur saturante de l'air et du liquide ? A moins qu'ils ne soient pas à la même température, donc hors d'équilibre !

Et si c'est la pression partielle de vapeur alors l'humidité est de 100° par définition.

[invite5fc1946d]

Ok donc sur mon 3ème récipient du schéma précédent, quand y'a équilibre, l'humidité relative est de 100% dans l'enceinte. Pas besoin de faire un autre schéma donc j'ai juste à rajouter que quand PVP=TVSL alors PVP est saturé

J'imagine parfois que les choses sont plus compliqués qu'elles ne le sont vraiment ^^

[invite5fc1946d]

3eme version (définitive je pense) du schéma :

[invite5fc1946d]

Bon si y'avait quelque-chose qui vous choquait, je pense que vous l'auriez dit, donc je prend l'absence de commentaires comme une validation Hophop je passe à un autre schéma...