Chaleur latente d'évaporation / pression atmosphérique
Bonjour,
Je souhaite adapter un model (de cuisson au four) en prenant en compte une diminution de la pression atmosphérique.
Mon model comprend la chaleur latente de vaporisation du CO2 et de l'eau. Ces paramètres varient-il en fonction de la pression atmosphérique ? Si oui sous quelle expression ?
Merci beaucoup !
Dernière modification par erneb96 ; 01/02/2022 à 17h39.
On doit pouvoir considérer que cela n'en dépend pas.Envoyé par erneb96
[QUOTE=erneb96;6907263]Mon modèle comprend la chaleur latente de vaporisation du CO2.[/QUOTE
Peut-être la capacité thermique, parce que la vaporisation de CO2 dans les conditions usuelles ...
Si vous précisiez exactement votre problème...
Je modélise la cuisson au four d'un aliment.. et je souhaite simuler une diminution de la pression atmosphérique au sein du four
La chaleur latente de vaporisation du CO2 et de l'eau me servent dans les équations relatives à l'énergie du domaine..
Je ne vois vraiment pas où la chaleur latente de vaporisation du CO2 pourrait intervenir.
Si c'est dans un four à basse pression, comme la pression de vapeur d'eau ne pourra dépasser cette valeur, cela va vous imposer la température max (avant que tout s'évapore ...)
Donc cela ne va pas changer les paramètres de votre modélisation, mais les contraintes sur celle-ci.
Bonjour
La chaleur latente d'évaporation dépend de la température, mais la température à laquelle l’évaporation se produit dépend de la pression, donc effectivement il y a une influence, toutefois celle ci reste assez faible.
Le CO2 est produit par le système puisqu'il s'agit d'un produit fermenté,
Merci
Je ne sais si cela peut vous aider, c'est votre étude mais à l'envers : surpression.
Une thèse sur la cocotte-minute https://tel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004560/
D'accord, super
Donc si je comprend bien: pour une même température à des pression différentes nous aurons une valeur de chaleur latente de vaporisation quasi identique ?
Existe t-il une expression empirique permettant de vérifier ça ?
Merci beaucoup
Merci beaucoup gts2
La chaleur latente de vaporisation ne dépend QUE de la température
Empirique, je ne sais pas, je vais faire plutôt du théorique.
La définition est : "Pour une transition de phase 1 → 2, on appelle enthalpie de changement d’état la différence des enthalpies du corps pur entre les deux phases à la même température et à la pression d’équilibre"
Or la pression d'équilibre ne dépend que de T, donc la chaleur latente de vaporisation ne dépend que de la température.
Si j'ai bien compris votre problème, cela se passe en présence d'air, ce qui fait que la pression du liquide est différente de la pression de la vapeur d'eau, votre chaleur latente serait alors plutôt la variation d'enthalpie entre l'eau liquide à Pl et T et l'eau vapeur à Pv et T.
Donc Lv=hv(Pv,T)-hl(Pl,T)
Un calcul à la louche de hv(Pv,T) conduit à un écart de 100 J/kg pour une variation de pression de 1 bar à comparer à Lv de 2257 kJ/kg
Pour ce qui est de hv(P,T), si on assimile l'eau vapeur à un gaz parfait, on a hv(P,T)=hv(T)
Ce qui fait qu'au total, à mieux que 5 10-5 près, vous pouvez assimiler votre chaleur latente à la chaleur des tables.
Super merci beaucoup gts2, c'est très clair
Cela reviendrait à dire, qu'en suivant la loi des gaz parfaits, un phénomène d'évaporation (observé à un instant t à même température) qu'il se fasse à pression atmosphérique ou sous vide fera l'objet d'une Lv identique (ou quasi puisque à 10-5 près) ? Je ne sais pas pourquoi, instinctivement, j'aurais pensé que l'enthalpie de vaporisation pour passer de l'état liquide à gazeux diminuerait.
En tout cas merci encore gts2 vous avez répondu de manière claire et concise à une problématique qui me taraude depuis un moment.
Par curiosité et pour tenter d'évoluer (si ça ne vous dérange pas) pourriez vous m'expliquer comment vous avez procédé pour votre calcul à la louche: "Un calcul à la louche de hv(Pv,T) conduit à un écart de 100 J/kg pour une variation de pression de 1 bar"
Merci encore !
Je pense que ce que vous cherchez ce n'est l'enthalpie de vaporisation qui, par définition, a lieu à P=Psat(T), mais la chaleur nécessaire pour passer d'un état à un autre, et cela nécessite l'étude précise de la transformation et peut conduire à autre chose que q=Lv.
Au premier ordre, l'eau liquide se dilate peu et donc, en gros, dh=Cp dT + v dP avec v=1L/kg et une variation de pression de 1 bar, cela fait 100J/kg pour le terme lié à la pression.
Alors si j'ai bien tout compris:
- La chaleur latente de vaporisation de l'eau est issue de la différence entre l'enthalpie de changement d'état vapeur et liquide de l'eau: Lv=hv(Pv,T)-hl(Pl,T)
- L'enthalpie de changement d'état est fonction de la température et de la pression.
- cependant, suivant la loi des gaz parfait, la pression à une influence négligeable.
- Nous amenant à conclure que la chaleur latente va, certes, varier en diminuant la pression imposée à mon système mais de façon négligeable.
"Je ne sais pas pourquoi, instinctivement, j'aurais pensé que l'enthalpie de vaporisation pour passer de l'état liquide à gazeux diminuerait [sous vide].". Je me suis donc mélanger les pinceaux. L'enthalpie varie donc plus ou moins considérablement en fonction du vide appliqué au système.. Mais la Lv est ici impactée de manière moins considérable.
Je vois juste ??
Il me semble, mais je me trompe peut-être, qu'il y a un problème de définition.
Par définition "La chaleur latente de vaporisation de l'eau est issue de la différence entre l'enthalpie de changement d'état vapeur et liquide de l'eau: Lv=hv(Pv,T)-hl(Pl,T)" Oui, MAIS à la pression d'équilibre liquide-vapeur.
"L'enthalpie de changement d'état est fonction de la température et de la pression." Oui, MAIS comme la pression d'équilibre est fonction de la température, au total, l'enthalpie de changement d'état n'est fonction QUE de la température
Ensuite ce dont vous parlez (peut-être), ce que j'ai appelé "votre chaleur latente" n'est pas la chaleur latente, mais la variation d'enthalpie entre deux états et cette variation d'enthalpie est proche de la chaleur latente.
Donc dans votre code, il n'est pas question de toucher à la chaleur latente qui n'a pas de raison de varier.
La formule de Clapeyron exprime L (chaleur latente de changement d'état) comme suit:
L=T*(dPeq(T)/dT)*(v2-v1)
avec:
- Peq(T) la pression de coexistence entre deux états à la température T.
- v le volume massique de la phase i=1,2 à la température T.
La différence de volume massique entre les deux phases entre en compte... A température constante, si la pression augmente, une substance se comprime, elle occupe un volume moins grand par conséquent sa masse volumique augmente.
Cela ne montre t-il pas que la chaleur latente est à considérer hors pression d'équilibre ? Qu'elle est propre aux conditions de température et de pression soumises au système ?
Le graphe ci-joint (partie 4/activité2: cas de l'évaporation sous-vide): https://genie-alimentaire.com/spip.php?article282 nous montre une évolution de la chaleur latente sous une diminution de la pression...
Dans mon premier modèle j'ai L=2.3E6. Je ne doit donc pas revoir Lv à la hausse comme le montre ce graph ?
Ou alors peut-être, ce que j'ai du mal à comprendre c'est que ce graph a été établi à température constante. ce qui signifie bien que la Lv est relative à un couple T/Pression SPÉCIFIQUE permettant l'équilibre vapeur/eau. Mais la se pose alors le problème de ne pas avoir de lien entre la température et la Lv au sein de mon modèle... ?
En espérant ne pas vous épuiser avec mes question ! J'essaye de raccrocher les maillons manquants pour ma compréhension !!
Je réponds plus précisément plus tard, quand je dis que Lv ne dépend que de T, cela signifie en fait que Lv ne dépend que d'une variable (j'ai pris la température) puisque la pression et la température sont liées.
On peut bien sûr raisonner avec l'autre variable et dire que Lv ne dépend que de P.
Plus précisément, je vous explique ma confusion : dans un précédent message vous donniez la pression de vapeur saturante en fonction de T et vous demandiez si vous deviez changer en fonction de la pression atmosphérique.
J'étais donc parti sur le fait que vous aviez une fonction Lv(T)... Si vous avez une valeur (correspondant à 100°C et 1bar) et que vous changiez la pression, il faut, en effet, changer la valeur.
Pour ce qui est de la chaleur latente, c'est une définition, donc difficile de changer qqch : "on appelle enthalpie de vaporisation la différence des enthalpies du corps pur entre les deux phases à la même température et à la pression d’équilibre"
Donc Lv=f(T) ou Lv=g(P) (avec mes excuses renouvelées)
Le graphe a été établi à l'équilibre.
La vaporisation se produit lorsque l’énergie interne du système dépasse l’énergie de liaison entre les molécules d'eau : Plus l'eau est "chaude" et moins il reste d’énergie a fournir pour vaporiser. Lorsqu'on atteint 374°C cette quantité d’énergie devient nulle.
En ce qui concerne la CO2 on ne parle pas d'enthalpie de vaporisation, mais de mélange. Dans le cas du système eau-CO2 celle ci est quasiment nulle.
D'accord je vois.. puisqu'on résonne en températue et pression d'équilibre, LE COUPLE T°/P est à considérer et non pas chaque variable individuellement..
Mon model, en fixant Lv=x et non pas Lv=f(T) OU Lv=f(P) est donc basé sur une Lv approximative, sans prise en compte de l'évolution de la température dans le temps si je comprend bien ?
Jusque là, j'obtenais quelque chose de correcte, mais en ajoutant comme variable extèrieur la pression, cela risque de changer considérablement ? Je devrais donc modifier l'expression de la Lv en expression fonction de la température OU de la pression appliquée ?
Autre question, qu'est-ce qui explique (abstraitement parlant) que plus la chaleur latente de vaporisation est élevée, plus nous économisons de l'énergie ? J'aurais pensé instinctivement l'inverse
Merci
Pour répondre précisément, il faudrait le contexte exact.
Par exemple, pour la cuisson au four, la température varie au cours du temps, s'il y a évaporation durant la première phase, ce sera le Lv(T aliment) à prendre en compte, puis une fois arrivé à la pression de vapeur saturante=pression imposée, la température va rester constante et ce sera le Lv(Pression imposée) à prendre en compte mais qui sera aussi le Lv(Teq). Mais ce que je racontes, c'est l'interprétation que je me fais de votre problème ... et ce n'est peut-être pas cela votre problème.
Idem pour votre question sur l'économie d'énergie ... Ce que je comprends, c'est que on baisse la pression, on va aussi baisser la température et donc le gain lié à la baisse de température va être supérieur à la perte liée à l'augmentation de Lv. Mais, de nouveau, c'est peut-être cela ...
