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Niveau maths spé
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Gaz parfait

Posté par
albert1232
29-10-21 à 16:12

Salut tous le monde!
Énoncé:
Quelle masse d'eau liquide peut-on obtenir lorsqu'on comprime à température constant (T=60°c ) un volume de 10 m³ d'air saturé en vapeur d'eau quand la pression passe de  P1= 1 atm à 10 atm?
Donnés : Pe(60°c)=120 mmHg

Posté par
vanoise
re : Gaz parfait 29-10-21 à 16:32

Bonjour
Sans utiliser les tables thermodynamiques, il faut assimiler l'air humide à un mélange de gaz parfaits.
Tu peux commencer par calculer la quantité initiale de vapeur d'eau sachant que celle-ci se comporte en première approximation comme un gaz parfait occupant tout le volume sous une pression égale à sa pression de vapeur saturante.
Ensuite, il faut considérer que le volume de la phase liquide est totalement négligeable devant celui de la phase gazeuse. La quantité de liquide formé est a priori très faible devant la quantité de gaz. Tu peux donc calculer le volume final en considérant que la variation de la quantité de gaz est négligeable. La loi de Mariotte te conduit donc à un volume final de 1m3.
Tu peux ainsi calculer la quantité de vapeur saturante restante en considérant que celle-ci occupe toujours la totalité du volume de la phase gazeuse sous une pression égale à sa pression de vapeur saturante.
Par différence, tu obtiens la quantité de liquide formé.

Posté par
albert1232
re : Gaz parfait 29-10-21 à 17:32

Merci
Tu peux faire les calcules pour que je comprend plus votre explication car pour moi c'est trop complexe.

Posté par
vanoise
re : Gaz parfait 29-10-21 à 18:17

Commence par le plus simple : l'état initial :
V=10m3 ; P=1atm ; T=333K.
Maintenant, utilise la loi de Dalton à la vapeur d'eau considérée comme assimilable à un gaz parfait dans un mélange de gaz parfaits :
la vapeur d'eau se comporte comme si elle était seule, à la température T du mélange, en occupant la totalité du volume V de mélange mais sous une pression égale à sa pression partielle : Ps=120mmHg.
PS : cet énoncé est très "daté" : il utilise des unités de pression qui sont depuis longtemps sorties du système international. Tu as donc tout intérêt à convertir les atmosphères en pascals et les mmHg en pascals.

Posté par
albert1232
re : Gaz parfait 29-10-21 à 19:16

Après que ona vf=1 m³
On s'intéresse de calculer  le nombre de moles en vapeur d'eau
mais avant pour que vf est ce que on a pas besoin de faire la déférence commme suit:
P': P¹-Pe
P*= P²-Pe

Posté par
vanoise
re : Gaz parfait 29-10-21 à 19:40

J'ai précédemment considérée que 120mmHg était une pression négligeable devant 10atm=7600mmHg. Si tu ne veux pas faire cette approximation, pour trouver le volume final, tu peux appliquer la loi de Mariotte à l'air seul en considérant que cet air passe de la pression initiale (760-120)mmHg à la pression finale (7600-120)mmHg, tout en continuant à négliger le volume occupé par le liquide devant le volume occupé par le gaz. Effectivement, arrondir "de tête" comme je l'ai fait le volume final à 1m3 est un peu grossier...

Posté par
albert1232
re : Gaz parfait 29-10-21 à 20:52

Oui tout à fait j'ai compris maintenat mais je ne connais pas quel volume je peux utiliser pour calculer la variation de la quantité de matière.

Posté par
vanoise
re : Gaz parfait 29-10-21 à 23:18

Le plus important à comprendre ici est la loi de Dalton déjà rappelée : pour calculer la quantité d'un gaz assimilé à un gaz parfait, tu considère qu'il est seul à occuper la totalité du volume et à la température du mélange mais sous une pression égale à sa pression partielle.
Pour trouver le volume total de gaz dans l'état final (n°2), on applique la loi de Mariotte à l'air qui passe ainsi de la pression P1=640mmHg à la pression finale P2=74800mmHg.
P1.V1=P2.V2

V_{2}=\frac{P_{1}.V_{1}}{P_{2}}   puisque T est fixe.

V_{2}=\frac{10.640}{75880}=0,856m^{3}

La pression de vapeur saturante mesurée en pascals vaut :

P_{s}=1,013.10^{5}\cdot\frac{120}{760}=1,60.10^{4}Pa

La quantité initiale de vapeur d'eau saturante est :

n_{1}=\frac{P_{s}.V_{1}}{R.T}=\frac{1,60.10^{4}.10}{8,314.333}=57,8mol

Je te laisse calculer la quantité finale de vapeur saturante ; par différence, tu vas obtenir la quantité de liquide formé.

Posté par
albert1232
re : Gaz parfait 29-10-21 à 23:47

Merci infinement.



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