Refroidissement de l'air par évaporation

[Wöler]

Bonjour,

J'ai quelques questions concernant le phénomène de refroidissement de l'air par évaporation de l'eau.

Ce que j'ai compris :

Quand l'eau s'évapore, elle se refroidit en surface (chaleur latente d'évaporation). L'air proche de la surface du liquide va alors réchauffer le liquide de surface (si la température de l'air est plus élevée que la température de l'eau de surface) par transfert thermique. Il s'agit alors de chaleur sensible : l'air se refroidit, l'eau de surface se réchauffe. L'eau de surface réchauffée va de nouveau se refroidir si elle peut encore s'évaporer et ainsi de suite. On convertit ainsi de la chaleur sensible en chaleur latente d'évaporation et on observe donc le refroidissement de l'air.

Ce que je ne comprends pas : Pourquoi l'eau de surface va t-elle puiser l'énergie nécessaire à l'évaporation dans l'air et pas dans le reste de l'eau qu'elle surplombe ? Cela semble signifier que le transfert de chaleur sensible entre l'air et l'eau de surface est plus efficace/rapide que le transfert de chaleur sensible entre l'eau de surface et le reste de l'eau si bien que c'est l'air qui se refroidit et non pas l'eau en totalité lors du processus d'évaporation. Si oui, pourquoi ?


Par contre, si l'air sec qui surplombe l'eau est plus froid que l'eau elle-même, alors l'évaporation va provoquer, cette fois-ci, une baisse de la température de surface de l'eau qui ne pourra être compensé par un air plus chaud. Dans ce cas, c'est l'eau qui se refroidit globalement lors du processus d'évaporation.


Je voulais solliciter vos avis pour savoir si mes explications sont bonnes ou erronées.

En vous remerciant.

Cordialement.
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[Sethy]

Il faut prendre le problème dans l'autre sens.

Tout d'abord, tant que l'air au dessus n'est pas saturée en eau, le système n'est pas à l'équilibre. Le système va évoluer pour atteindre cet équilibre et de l'eau va s'évaporer (ou si tu préfères, il y a plus de molécules d'eau qui vont quitter la phase aqueuse pour rejoindre la phase gazeuse que de molécules d'eau de la phase gazeuse pour rejoindre la phase liquide - car l'équilibre est dynamque et des transerts se passent en permanence dans les deux sens !).

Ensuite, les molécules d'eau qui vont quitter le milieu aqueux seront les plus énergétiques (on peut imaginer que les molécules d'eaux se retiennent les unes les autres et que ce seront les plus rapides qui pourront sortir de la mêlée). Si ce sont les plus énergétiques qui s'en vont alors la t° de l'eau va diminuer.

Ici, plusieurs cas sont possibles.
- Soit, il n'y a pas renouvellement de l'air au dessus (comme dans une bouteille d'eau fermée par exemple) et dans ce cas, l'équilibre va être atteint très rapidement.
- Soit au contraire, il y a beaucoup d'air pas très humide. C'est le cas pour un sportif qui court et dont le corps est refroidi par la transpiration qui s'évapore
- Soit on est en forêt équatoriale avec une humidité de presque 100% et c'est très inconfortable puisque notre transpiration ne peut pas s'évaporer - ou très difficile en tout cas.

[obi76]

Bonjour,

Ce que je ne comprends pas : Pourquoi l'eau de surface va t-elle puiser l'énergie nécessaire à l'évaporation dans l'air et pas dans le reste de l'eau qu'elle surplombe ? Cela semble signifier que le transfert de chaleur sensible entre l'air et l'eau de surface est plus efficace/rapide que le transfert de chaleur sensible entre l'eau de surface et le reste de l'eau si bien que c'est l'air qui se refroidit et non pas l'eau en totalité lors du processus d'évaporation. Si oui, pourquoi ?

c'est une question très intéressante, qui suscite encore pas mal de questions dans la modélisation du phénomène.
Mais en tous cas vous avez raison (et dans les modèles tout le monde est à peu près d'accord) : la conduction étant plus grande dans l'eau que dans l'air, le pompage de la chaleur se fera préférentiellement dans le liquide que dans le gaz.