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Montagne et bouteille d'oxygène



  1. #1
    Martintin

    Talking Montagne et bouteille d'oxygène


    ------

    Bonjour tout le monde!
    J'ai deux questions qui me turlupine:
    - Pourquoi fait-il plus froid en montagne (alors que stupidement on pourrais penser qu'on est plus proche du soleil? )
    - Pourquoi un gaz sous pression est il froid, alors que j'ai souvenir qu'en comprimant un gaz, sa température augmente?
    Vous excuserez mon ignorance en physique: je me soigne!
    Merci! M.

    -----

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  3. #2
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    un gaz sous presssion n'est pas froid, il peut être a toute temperature.
    quand on comprime un gaz sans echange de chaleur avec le milieu extérieur il s'echauffe et quand on le détend il refroidit, mais vous pouvez avoir un gaz froid a très haute pression et un vide assez poussé et très chaud....

  4. #3
    jeanmiy

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par Martintin
    - Pourquoi fait-il plus froid en montagne (alors que stupidement on pourrais penser qu'on est plus proche du soleil? )
    Ben parce que l'on est en altitude... Plus haut = pression atmosphérique moindre = moins de "matière", d'agitation moléculaire => c'est une baisse de température !
    En plus on s'éloigne du centre de la terre et c'est lui qui est chaud (par rapport à l'espace)

    Citation Envoyé par Martintin
    - Pourquoi un gaz sous pression est il froid, alors que j'ai souvenir qu'en comprimant un gaz, sa température augmente?
    Je rejoins Simbis dans sa réponse, et je pense que tu as confondu quelque part.

    Une bouteille sous pression peut être à n'importe quelle température, mais quand tu te sert de ta bouteille de creme chantilly ( ), quand tu te sers, sa pression diminue, la température des parois baisse, parfois fortement. Ta bouteille est toujours sous pression, et froide, mais c'est parce que tu t'en est servi ! Gourmand va...

    C'est aussi pour cela qui faut absolument tenir un extincteur CO2 par sa poignée quand on l'utilise ! Le "cul" de l'extincteur descend jusqu'a -78°C en action, vu la chute rapide de pression et la haute pression d'origine !

    A cette température, ta main reste collée dessus...

  5. #4
    jeanmiy

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    D'autre part, je viens de tilter en envoyant le post...

    Tu parles d'une bouteille d'oxygène. quand elle est pleine, une bonne partie du gaz s'est liquéfiée, et une partie seulement est gazeuse.

    En utilisation, au fur et à mesure, l'oxygène se vaporise tandis que la pression baisse => ca refroidi.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par jeanmiy
    Ben parce que l'on est en altitude... Plus haut = pression atmosphérique moindre = moins de "matière", d'agitation moléculaire => c'est une baisse de température !
    En plus on s'éloigne du centre de la terre et c'est lui qui est chaud (par rapport à l'espace)
    bonjour

    Non ! ça n'a rien à voir...
    Regardez par exemple le profil de température en fonction de l'altitude :
    ici

    La température est une grandeur intensive qui n'a rien à voir avec une quantité de matière (une telle grandeur serait dite extensive).

  8. #6
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Une explication très simple :

    ici

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  10. #7
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    dans une bouteille d'air ou d'oxygène comprimé il n'y a pas de gaz liquide la pression se situe autour de 200 bars .
    par contre lorsque la bouteille débite la détente du gaz refroidit celui ci et on voit parfois du givre se former sur le système de détente quand la température ext est assez basse

  11. #8
    lastate

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    salut

    lois des gaz parfait
    P.V = n.R.T

    ou P est la pression (pascal)
    v le volume (en m^3)
    n est le nombre de moles (en mol)
    R constante des gaz parfait ( 8,314472 J.K-1.mol-1)
    T, la température en Kelvin

    On considère donc l'atmosphère découpée en pseudo volumes ( des couches atmosphérique qui sont équivalentes en gros à V dans l'équation)

    1)

    On remarque que d’après l'équation que :

    T= (P.V)/(n.R)
    or en altitude comme chacun de nous le sait, la pression (ainsi que la quantité de matière) diminue et proportionnellement le quotient (P.V)/(n.R) en altitude élevée est plus faible que (P.V)/(n.R) à petite altitude.
    Et de (P.V)/(n.R) dépend T d'ou les ecarts de température et le fait qu'en altitude il fasse plus froid.

    2) reprenons la même loi :
    P.V = n.R.T
    on a donc P = n.R.T / V

    et si on veut diminuer la pression P on peut jouer sur les autres éléments de l'équation c'est a dire
    a ) diminuer soit n (quantité de matière) ou T ( la température)
    b ) augmenter le volume V

    La solution la plus avantageuse par exemple pour un gaz sous pression dans une bouteille, est de diminuer la valeur du quotient n.R.T / V en jouant sur T c'est pour ça que pour une pression qui va rester constant tu vas constater des écarts de température, dans certaines cas.

    Le fait de jouer sur la température en fait, va avoir comme effet l’augmentation/diminution de la pression (car c’est plus avantageux).


    Mais ta proposition est fausse car un gaz sous pression n'est pas forcement à basse température.
    Comme on l'a dit P = n.R.T / V, d'autres facteurs influent sur la pression comme la quantité de matière dans ton volume clos, ou le volume lui même.
    Donc si on veut une haute pression on peut juste augmenter la quantitée de matière de gaz dans une volume clos, tout en gardant une température de 25°C, 40, 50 100… °C.

    C'est pour cela que certaines bonbonnes ss pression ne sont pas à placer à des température élevée car la pression au bout d'un moment ne pourra plus s'élever et donc pour conserver l'apporte énergétique sous forme de chaleur, cette bonbonne n'aura d'autre choix que d'augmenter son volume d'ou l'explosion de la bonbonne.

    En réalité ce n'est pas que la pression ne peut plus augmenter, mais il est plus facile pour le gaz d'exploser les parois de la bouteille que d'augmenter sa une pression qui tendrait vers l'infini ^^.

  12. #9
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par lastate
    On remarque que d’après l'équation que :

    T= (P.V)/(n.R)
    or en altitude comme chacun de nous le sait, la pression (ainsi que la quantité de matière) diminue et proportionnellement le quotient (P.V)/(n.R) en altitude élevée est plus faible que (P.V)/(n.R) à petite altitude.
    Et de (P.V)/(n.R) dépend T d'ou les ecarts de température et le fait qu'en altitude il fasse plus froid.
    Oui, par exemple à 110 Km d'altitude, la température est de l'ordre de 20°C ...

  13. #10
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par lastate
    salut
    C'est pour cela que certaines bonbonnes ss pression ne sont pas à placer à des température élevée car la pression au bout d'un moment ne pourra plus s'élever et donc pour conserver l'apporte énergétique sous forme de chaleur, cette bonbonne n'aura d'autre choix que d'augmenter son volume d'ou l'explosion de la bonbonne.

    En réalité ce n'est pas que la pression ne peut plus augmenter, mais il est plus facile pour le gaz d'exploser les parois de la bouteille que d'augmenter sa une pression qui tendrait vers l'infini ^^.
    vous pouvez grimper tranqille même en plein soleil avec une bouteille d'air comprimé compte tenu des contraintes de calcul, et de construction, car a moins de la jeter au feu ou de la martyriser mécaniquement, elle ne risque guère d'exploser

  14. #11
    b@z66

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Excusez-moi, je suis un peu novice avec tout cela mais je ne pense pas que l'on ait bien vraiment répondu à la question sur l'origine de la baisse de température en altitude car en utilisant seulement la loi des gaz parfaits et la diminution de la densité de l'air, on oublie que la pression diminue aussi, ce qui peut ainsi se traduire par une compensation du phénomène précédent et ainsi conduire à une constance de la température (j'ai vu l'exemple dans un bouquin) ou même j'imagine à une augmentation de cette dernière.

    Enfin, une dernière question: comment une bouteille chauffée dans laquelle la pression ne varie quasiment plus peut-elle exploser ? Quel phénomène est à l'origine de l'explosion?
    Dernière modification par b@z66 ; 22/07/2006 à 16h08.

  15. #12
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par b@z66
    Excusez-moi, je suis un peu novice avec tout cela mais je ne pense pas que l'on ait bien vraiment répondu à la question sur l'origine de la baisse de température en altitude...
    Ben si, l'explication a été donnée :

    ici

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  17. #13
    b@z66

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par philou21
    Ben si, l'explication a été donnée :

    ici
    Désolé de ne pas l'avoir vu mais le lien était un peu noyé avant parmis toutes les autres explications pas tout à fait complètes !

    Merci beaucoup !!!! Cela explique finalement beaucoup mieux le comportement de la température en fonction de l'altitude et cela montre bien que la température peut baisser mais aussi augmenter avec l'alitude !!!!! Je comprends finalement beaucoup mieux aussi la différence entre les différentes couches de l'atmosphère. Une derniere question concernant la troposphère, l'explication concernant la diminution de la température en rapport avec le rayonnement de la Terre serait t'il donc du à la symétrie sphérique de la planète (le fait que la Terre est ronde) à cause de la diminution du rayonement avec la distance (en oubliant les "courants d'air")?

    Enfin, concernant l'origine de l'explosion dans une bouteille chauffée mais dans laquelle la pression n'évolue quasiment plus, avez vous une idée?
    Dernière modification par b@z66 ; 22/07/2006 à 16h38.

  18. #14
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Non, ce n’est pas due à une diminution du rayonnement en fonction de la distance (ça pourrait mais l’épaisseur de la troposphère est vraiment négligeable ici).
    L’explication est plus simple : les infra-rouge qui sont émis par la terre sont absorbés par l’atmosphère (essentiellement par la vapeur d’eau et le CO2), donc plus on s’éloigne de la terre moins il reste de rayonnement… donc moins ça chauffe…

    Pour la bouteille je n’ai pas bien compris le problème…
    Plus on chauffe plus la pression augmente. On bout d’un moment on atteint la limite de résistance du container et ça pète, non ?

    cordialement

  19. #15
    b@z66

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Merci, donc c'est lié à l'absorbtion du rayonnement. Ok.

    Pour la question en rapport avec la bouteille, je réagissais à ce commentaire:

    Citation Envoyé par LASTATE
    C'est pour cela que certaines bonbonnes ss pression ne sont pas à placer à des température élevée car la pression au bout d'un moment ne pourra plus s'élever et donc pour conserver l'apporte énergétique sous forme de chaleur, cette bonbonne n'aura d'autre choix que d'augmenter son volume d'ou l'explosion de la bonbonne.

    En réalité ce n'est pas que la pression ne peut plus augmenter, mais il est plus facile pour le gaz d'exploser les parois de la bouteille que d'augmenter sa une pression qui tendrait vers l'infini ^^.
    Comme la pression n'augmente quasiment plus, comment la bouteille peut-elle exploser si ses limites en pression ne sont pas atteinte, fond t'elle? Et si elle a une tenue en température très haute, que se passe t'il?

  20. #16
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    aussi longtemps que la température du gaz augmente sa pression aussi .
    si vous dépassez largement la température de service max définie dans le cahier des charges de la bouteille vous aurez deux phénomènes :
    1. augmentation de la pression du gaz
    2. diminution de la résistance mécanique du matériau de la bouteille .

    si vous insistez la seule issue possible c'est l'ouverture de la bouteille soit par l'éclatement soit par une fuite aux joints

  21. #17
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Oui, d'accord, mais pourquoi la pression n'augmenterait-elle plus ?
    Pour un gaz, à volume constant, plus on chauffe plus la pression augmente. Pour un gaz parfait c’est même proportionnel…

    edit : encore un croisement de post

  22. #18
    b@z66

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Ok, donc le fait de dire que la bouteille "préfère" exploser plutôt que de voir sa pression augmenter est complètement faux puisque c'est l'augmentation de pression qui la fait exploser. C'était le commentaire de Lastate qui m'avait perturbé mais maintenant je comprends bien que la bouteille ne peut pas exploser sous une autre action que celle de la pression. Merci.

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  24. #19
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    oui la pression augmentera toujours et la bouteille explosera du fait de pression (et eventuellement de la température )

  25. #20
    lastate

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Je ne suis pas d'accord avec la pression augmentera toujours. Pour cela il faudrait un récipient ultra resistant et indeformable. (Certes elle va augmenter au cours du tps.)

    Au quel cas, si l'on etudie la courbe de la pression on verra qu'elle augmente jusqu'a un moment T ou l'on tombe sur un maximum (asymptote horizontale). On ne peut pas dire que la pression augmente toujours, pourquoi alors la bouteille exploserait elle a un moment ?
    De plus le fait est montré, plus la pression est haute plus il est dur de l'augmenter ...

    et a ce moment là, lorsque la pression n'augmente plus (pour etre exacte elle tend vers une valeur) avec un apport calorique permanent, la bouteille n'a d'autre choix que d'exploser (si elle est deformable).

    Pour la bouteille j'imaginais un cas de figure a très haut T° ^^

  26. #21
    philou21

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par lastate
    ...Au quel cas, si l'on etudie la courbe de la pression on verra qu'elle augmente jusqu'a un moment T ou l'on tombe sur un maximum (asymptote horizontale). On ne peut pas dire que la pression augmente toujours, pourquoi alors la bouteille exploserait elle a un moment ?...
    ???
    La courbe de pression en fonction de quoi ?

  27. #22
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par lastate
    Je ne suis pas d'accord avec la pression augmentera toujours. Pour cela il faudrait un récipient ultra resistant et indeformable. (Certes elle va augmenter au cours du tps.)

    Au quel cas, si l'on etudie la courbe de la pression on verra qu'elle augmente jusqu'a un moment T ou l'on tombe sur un maximum (asymptote horizontale). On ne peut pas dire que la pression augmente toujours, pourquoi alors la bouteille exploserait elle a un moment ?
    De plus le fait est montré, plus la pression est haute plus il est dur de l'augmenter ...

    et a ce moment là, lorsque la pression n'augmente plus (pour etre exacte elle tend vers une valeur) avec un apport calorique permanent, la bouteille n'a d'autre choix que d'exploser (si elle est deformable).

    Pour la bouteille j'imaginais un cas de figure a très haut T° ^^
    on parle la pression a volume constant. Le déformation d'une bouteille haute pression est très faible jusqu'a l'explosion, et la pression augmente toujours avec la température. Si vous parlez d'une bulle de chwin gum c'est différent... si la bouteille explose on retombe a la pression atmosphérique mais je ne vois pas ou vous voulez en venir.....

  28. #23
    Pio2001

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par b@z66
    Merci, donc c'est lié à l'absorbtion du rayonnement. Ok.
    Cette absorption a un nom bien connu : l'effet de serre. Le sol a la propriété de chauffer lorsqu'il reçoit de la lumière. Donc il convertit la lumière en infrarouge (rayonnements caloriques). Or les gaz à effet de serre laissent retrer la lumière, mais ne laissent pas sortir les infrarouges.
    Même phénomène dans une serre (d'où le nom effet de serre), ou dans une voiture fermée au soleil, dont la température de l'air peut dépasser 70 °C alors que la température extérieure n'est que de 30 °C.

  29. #24
    jecario

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par philou21
    Oui, par exemple à 110 Km d'altitude, la température est de l'ordre de 20°C ...
    En même temps, la température à cette altitude n'est plus vraiment représentative des conditions physiques "normales", c'est à dire telles qu'on se les représente couramment. L'air est très peu dense, on n'arrive même pas à y faire voler un avion, la portance est nulle ! La limite de l'atmosphère aérodynamique est fixée à 100 km. Au delà... c'est l'espace.

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  31. #25
    Martintin

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Bonjour tout le monde!
    Quelle a été ma surprise ce matin en voyant toutes vos réponses, finalement elle n'était pas si bète que ça ma question!
    Merci à tous en tous cas vous m'avez bien éclairé, bonne journé à tous.
    M.

  32. #26
    jeanmiy

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par lastate
    Au quel cas, si l'on etudie la courbe de la pression on verra qu'elle augmente jusqu'a un moment T ou l'on tombe sur un maximum (asymptote horizontale). On ne peut pas dire que la pression augmente toujours, pourquoi alors la bouteille exploserait elle a un moment ?
    De plus le fait est montré, plus la pression est haute plus il est dur de l'augmenter ...

    et a ce moment là, lorsque la pression n'augmente plus (pour etre exacte elle tend vers une valeur) avec un apport calorique permanent, la bouteille n'a d'autre choix que d'exploser (si elle est deformable)
    On ne laisse pas le choix à la bouteille ! De plus le comportement d'un gaz n'a absolument aucun lien avec le récipient qui le contient ! Est-ce que votre rythme cardiaque change parce que vous êtes assis sur une chaise en bois au lieu d'une chaise métallique ?

    PV=nRT : ou est la résistance de la bouteille dans cette équation ? => nulle part.

    C'est juste de la mécanique pure. La bouteille casse à son point faible, généralement le robinet, s'in n'y a rien de prévu comme soupape de sécurité.

    Le matériaux peut tenir à une certaine quantité d'effort, la pression du gaz est cet effort. Quand cet effort devient trop grand, la pièce mécanique casse, se déchire, se crique, ce qui crée une baisse de résistance soudaine et locale, et donc cette crique se propage d'autant plus vite que la pièce s'affaiblie encore plus => c'est une sorte d'explosion...

    Si la bouteille ne casse pas toujours dans les même conditions, c'est lié au variations du comportement du matériau en fonction de la température. Par exemple, par grand froid, une pièce métallique est plus fragile, la bouteille supportera moins de pression.

    Concernant la variation de pression elle-même, si on fournit une quantité d'énergie constante dans le temps pour chauffer, alors la température va tendre vers une asymptote jusqu'au moment ou cette quantité d'énergie égale les pertes par refroidissement. Plus la température monte, plus il faut apporter d'énergie pour augmenter cette température de 1°C. Ca marche aussi pour le froid, plus on veut refroidir, plu sil faut enlever de l'énergie. Jusqu'au zéro Kelvin, le zéro absolu, pour lequel il faut une quantité colossale d'énergie en moins. Et on ne sait pas faire actuellement. Enfin, je dérive...

  33. #27
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    les bouteilles cassent rarement au robinet mais plutôt dans la partie cylindrique par une fente longitudinale le long d'une soudure....et il vaut mieus être assez loin par ça fait de vraie fusées

  34. #28
    jeanmiy

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par simbis
    les bouteilles cassent rarement au robinet mais plutôt dans la partie cylindrique par une fente longitudinale le long d'une soudure....et il vaut mieus être assez loin par ça fait de vraie fusées
    Comme quoi les robinets sont bien dimensionnés...
    Comme d'habitude en mécanique, c'est encore une soudure qui fout le bazar...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  35. #29
    simbis

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par jeanmiy
    Comme quoi les robinets sont bien dimensionnés...
    Comme d'habitude en mécanique, c'est encore une soudure qui fout le bazar...
    non c'est la zone affectée thermiquement a coté de la soudure qui lache. Mais les "petites bouteilles" embouties n'ont pas de soudure et j'en ai vu une avec un joli trou plus ou moins triangulaire sur le coté: explosion de bouteille dans une voiture en feu. Le robinet avait tenu.

  36. #30
    jeanmiy

    Re : Montagne et bouteille d'oxygène

    Citation Envoyé par simbis
    non c'est la zone affectée thermiquement a coté de la soudure qui lache.
    Oui, donc c'est bien à cause de la soudure...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

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