cocote minute:

[chris28000]

bonjour,
dans un exercice il faut donner la température atteinte par l'eau bouillante lorsque la soupape d'une cocotte minute se déclenche à 2 bars.

Et comme réponse, on utilise la loi de Duperray pour trouver 119C°.
Je comprendrais s'il n'y avait que de la vapeur d'eau dans la cocotte, mais il y a aussi de l'air dans la cocotte. (on trouve même 1.35 bar d'air dans la suite et 0.65 bars de vapeur d'eau)

ce que je dirais, c'est que l'eau bout parce que sa pression partielle, inferieure à 2 bars , est aussi inférieure à sa pression saturante, mais je suis incapable d'en dire plus. d'ailleurs pour qu'elle bout à 0.65 bars, elle pourrait ëtre à 110°C par exemple.
Si qulqu'un peut m'éclairer...merci.
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[gts2]

Bonjour,

Il faudrait avoir le sujet complet, parce que dans une cocotte "normale", il n'y a pas d'air.

[chris28000]

voici l'énoncé et les réponses. c'est la question 4 qui me pose probleme, car pour moi, la loi de Duperray donne la relation entre temperature et pression de vapeur saturante.

Nous disposons d'une cocotte-minute de 8 litres dans laquelle nous plaçons 1 litre d'eau
pure (m = 1kg).

On ferme la cocotte-minute. Etant donné que l'air enfermé est d'une composition
chimique différente de l'eau, la pression de la vapeur d'eau est initialement de 0 bar. On
place la cocotte minute sur le feu. Et l’on chauffe.

La température d’ébulllition de l’eau, θ, sous la pression P, est donnée par la relation de
Duperray : P = P°.(θ/100) 4 où P° = 1 bar (=10 5 Pa) et θ = température en °C.

1) Calculer la quantité de matière d’eau, exprimée en mol, contenue dans 1 L d’eau
reponse:n H2O = 1000/18 = 55,5 mol

2) Quelle est la température d'ébullition de l'eau sous 1 bar ? reponse 100°C

3) La cocotte possède une soupape différentielle de 1 bar : pour quelle quelle pression des
gaz (air + vapeur d'eau) dans la cocotte-minute se déclenche-t-elle ? reponse 2bars

4) On rappelle que l'eau liquide est soumise à la pression P des gaz. Donner la
température atteinte par l'eau bouillante lorsque la soupape se déclenche.

reponse: L’eau liquide est soumise à la pression des deux gaz : celle de l’eau et celle de
l’air. Lorsque la soupape se déclenche, la pression vaut 2 bar. Utilisons la loi de
Duperray :P = P°(θ/100)4 2P° = P°(θ/100)4 D’où : θ = 119°C

[gts2]

C'est la réponse 4 qui est fausse : la pression atteint 2 bars=Peau+Pair.
Disons pour faire simple que la pression de l'air vaut 1*(273+100)/(273+20)=1,27 bar en gros, donc la pression de l'eau est 0,73 bar et la température est donc telle que Psat(t)=0,73 bar donc inférieure à 100°C.

Sinon on a un système de deux équations à deux inconnues Pair et température.

[A voir en vidéo sur Futura]

[harmoniciste]

...la température est donc inférieure à 100°C.

S'il n'y avait que de l'air surmontant l'eau dans la cocotte, la pression absolue à 100°C monterait en effet à 1,27 bar.
Mais puisqu'à cette pression l'eau ne bout qu'à 106 °C , il faudra bien une température > 106°C pour que cet air soit saturé de vapeur d'eau, non?

[gts2]

Bonjour,

Supposons une température de 90°C : pression d'air 1*(273+90)/(273+20)=1,24 bar. A 90°C la pression de vapeur saturante de l'eau vaut 0,70 bar soit 1,94 bars, on y est presque.
Cette pression de vapeur est très faiblement dépendante de la pression du liquide.

[harmoniciste]

Bonjour,
Je suis très étonné par votre calcul.
A la surface d'une casserole d'eau bouillante à 100°C, il ne règne pas 1 bar de pression de vapeur saturante + 1 bar d'air atmosphérique

[gts2]

A la surface d'une casserole d'eau bouillante à 100°C, il règne 1 bar de pression de vapeur saturante d'eau environnée/surmontée par de l'air à 1 bar.

[gts2]

En fait, comme d'habitude, et encore plus en thermique, c'est plus compliqué que cela : j'ai trouvé une thèse sur la cocotte-minute (si, si cela existe).
Durant la phase de montée en pression, il y a un écart de 20°C entre liquide et gaz et l'état du gaz n'est pas du tout homogène, donc on est loin de l'équilibre.
Il peut donc se passer la même chose qu'en milieu ambiant avec une stratification et au voisinage de l'eau liquide, essentiellement de la vapeur d'eau, donc à 2 bars, et température d'équilibre à 2 bars soit 119°C.