Température d'un gaz que l'on comprime (pompe à vélo), idem pour la détente...

[apap]

Bonjour,
J'ai maintenant de gros doutes sur les équations que je peux appliquer ou pas lorsque je comprime, ou surtout, lorsque je détend un gaz.

A/ Compression :
Pour l'évolution de la température lors d'une compression adiabatique dans une pompe à vélo, par exemple,
si on assimile l'air à un gaz parfait (ce qui est une approximation), on combine 2 formules :
* gaz parfait : p * V / T = Cste
* compression adiabatique : p * V**gamma = Cste
=> on obtient : T2 = T1 * (p2/p1)**((gamma - 1) / gamma)
Cela donne par exemple, en partant d'un air à 15°, avec gamma= 1,4 :
si p2 = 2 bars : T2 = 78°C (attention à la conversion Kevin / Celsius)
si p2 = 3 bars : T2 = 121°C
si p2 = 4 bars : T2 = 155°C
si p2 = 5 bars : T2 = 183°C
Ce raisonnement et ces calculs me semblent justes (même si c'est approximatif).

B/ Détente :
Par contre, pour la détente, il faut semble-t-il faire attention :
J'avais pris la même équation, et cela donnait :
en partant d'un air à 15°C et en faisant une détente vers une pression de 1 bar :
si p1 = 2 bars : T2 = -37°C
si p1 = 3 bars : T2 = -63°C
si p1 = 4 bars : T2 = -79°C
si p1 = 5 bars : T2 = -91°C

Or, d'autres posts sur ce site disent qu'on ne peut pas utiliser ces équations.
On peut certes dire qu'on a une détente adiabatique, mais qu'on n'a pas d'échange de travail, et que du coup ça ne marche pas.

Et il y aurait plusieurs types de détente :
*de Joule-Gay-Lussac : on détend dans un récipient rempli de vide.
si le gaz est parfait, il n'y a aucune variation de T°, ou si c'est un gaz de Van der Vaals, il y a un léger refroidissement (voir internet pour la formule).
* de Joule-Thomson/Kelvin : on détend à travers une parois poreuse.
si le gaz était parfait, il n'y aurait pas de variation de température.
mais il ne l'est pas, et donc, comme il n'y a pas d'échange de chaleur, ni de travail extrait, mais qu'il y a augmentation de l'énergie potentielle microscopique liée aux forces de Van der Waals (moins de chocs entre mes molécules car elles se sont éloignées), cela veut dire qu'il y a diminution de l'énergie cinétique, et donc, diminution de la température.

==> FINALEMENT, lorsque je ne sais plus dire en cas de détente, si l'air va se refroidir :
* question 1 : le fait-il comme indiqué par mes équations?
* question 2 : le fait-il beaucoup moins, en suivant d'autres équations (mais lesquelles?).
* question 3 : est-on en présence des mêmes détentes lorsqu'on utilise un gonfleur et qu'on souffle de l'air dans une pièce? lorsqu'on gonfle un ballon initialement vide? lorsqu'on fait se déplacer un piston?
* question 4 : l'évaporation de l'eau sur la surface d'un liquide, quel type de détente est-ce?
* question 5 : dans une pompe à chaleur, il y a un détendeur. En entrée du détendeur, le fluide est sous forme liquide avec une températue proche de la source chaude (disons 23°C). En sortie, c'est toujours un liquide, mais à pression plus basse, et sa température est alors plus basse que celle de la source droite (disons 4°C). Qu'est-ce qui a fait baisser la température du fluide qui est resté liquide avant et après : on ne peut pas l'expliquer par le fait que le liquide a subit une détente (son volume de doit pas avoir diminué ?)

Merci à l'avance...
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[phys4]

B/ Détente :
Par contre, pour la détente, il faut semble-t-il faire attention :
J'avais pris la même équation, et cela donnait :
en partant d'un air à 15°C et en faisant une détente vers une pression de 1 bar :
si p1 = 2 bars : T2 = -37°C
si p1 = 3 bars : T2 = -63°C
si p1 = 4 bars : T2 = -79°C
si p1 = 5 bars : T2 = -91°C

Or, d'autres posts sur ce site disent qu'on ne peut pas utiliser ces équations.
On peut certes dire qu'on a une détente adiabatique, mais qu'on n'a pas d'échange de travail, et que du coup ça ne marche pas.

Les valeurs calculées en B sont correctes ai la détente est faite par un piston, donc en récupérant l'énergie disponible.
Si la détente se fait par une petit orifice ou une paroi poreuse, c'est différent, la température varie peu.

* question 4 : l'évaporation de l'eau sur la surface d'un liquide, quel type de détente est-ce?
* question 5 : dans une pompe à chaleur, il y a un détendeur. En entrée du détendeur, le fluide est sous forme liquide avec une températue proche de la source chaude (disons 23°C). En sortie, c'est toujours un liquide, mais à pression plus basse, et sa température est alors plus basse que celle de la source droite (disons 4°C). Qu'est-ce qui a fait baisser la température du fluide qui est resté liquide avant et après : on ne peut pas l'expliquer par le fait que le liquide a subit une détente (son volume de doit pas avoir diminué ?)

L'évaporation à la surface d'un liquide n'est un effet de détente, mais une rupture des forces de liaison, donc une faut fournir une énergie correspondante à l'énergie de liaison des molécules dans le liquide, c'est la chaleur latente de vaporisation.
Dans une pompe à chaleur, l'énergie de détente n'est pas récupérée, mais comme la phase comprimée est liquide, la récupération d'énergie serait négligeable. Le refroidissement du liquide se fait par évaporation.

[apap]

Merci beaucoup pour la réponse.

1/ donc, dans le cas d'une détente sans piston, mais par un orifice ou une paroi poreuse, y a-t-il une équation utilisable?
2/ pour l'évaporation, si on a un apport d'énergie extérieur, je comprends que cela fournisse de l'énergie et que cela fasse évaporer le fluide caloporteur .
Mais le fait que la masse liquide de fluide elle-même fournisse de l'énergie pour faire s'évaporer une partie d'elle même, et que sa température baisse par conséquence, cela semble aller contre un principe de la thermo?

[phys4]

1/ donc, dans le cas d'une détente sans piston, mais par un orifice ou une paroi poreuse, y a-t-il une équation utilisable?

Pour un gaz parfait, la température est constante, sinon cela dépend du gaz, il peut y avoir un léger refroidissement ou échauffement, il faut utiliser les abaques.

2/ pour l'évaporation, si on a un apport d'énergie extérieur, je comprends que cela fournisse de l'énergie et que cela fasse évaporer le fluide caloporteur .
Mais le fait que la masse liquide de fluide elle-même fournisse de l'énergie pour faire s'évaporer une partie d'elle même, et que sa température baisse par conséquence, cela semble aller contre un principe de la thermo?[/QUOTE]
Pourquoi cela serait contraire à la thermodynamique, lorsque vous comprimez le gaz, l'énergie reçue échauffe le gaz et le contenu sans distinction ?

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