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équation vaporisation

Posté par
jamesbenito
20-03-19 à 22:23

Bonjour,
On me demande dans un exercice de résoudre l'équation de la courbe de vaporisation (d'équation p=a*exp(-b/T)) en sachant qu'à 100°C la pression de vapeur saturant de l'eau vaut l'atmosphère.
je ne vois pas du tout comment trouver cette équation...
merci pour votre aide.

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 20-03-19 à 22:33

Bonsoir
L'énoncé précise que , pour P=1,013.105Pa, la température d'équilibre vaut 373,15K.
L'équation fournie possède deux inconnues : a et b.
Pour résoudre un système à deux inconnues, il faut nécessairement deux équations indépendantes. Il t'en manque une... L'énoncé n'est pas complet.

Posté par
jamesbenito
re : équation vaporisation 20-03-19 à 22:51

Bonsoir,
dans la question précédente on m'a demandé la relation de clapeyron correspondant a ce changement d'état et de calculer la pente de vaporisation au point triple de l'eau..
j'ai donc la relation Lv=T(Uv-Ul)dP/dT

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 21-03-19 à 13:52

Partant de : P=a\cdot\exp\left(-\frac{b}{T}\right), tu peux établir l'expression générale de  \frac{dP}{dT} ; Appliquer cette relation au cas particulier du point triple va te permettre d'obtenir la deuxième équation permettant de résoudre le problème à deux inconnues a et b.

Posté par
jamesbenito
re : équation vaporisation 21-03-19 à 16:40

Merci pour votre aide mais je n'arrive pas à trouver une exponentielle du type b/T...

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 21-03-19 à 19:15

Si : P=a\cdot\exp\left(-\dfrac{b}{T}\right) :

\dfrac{dP}{dT}=\dfrac{a\cdot b}{T^{2}}\cdot \exp\left(-\dfrac{b}{T}\right)

Si tu connais la valeur de cette dérivée à la température du point triple T=273,16K, tu obtiens une relation entre les inconnues a et b.

Je t'ai expliqué dans mon premier message comment obtenir une autre relation entre les inconnues a et b. Tu as donc deux relations entre les deux inconnues a et b. Tu peux résoudre le système.

Posté par
jamesbenito
re : équation vaporisation 21-03-19 à 21:38

Je me retrouve avec un système très complexe....
Désoler de vous déranger, je ne suis pas très fort sur ce chapitre...

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 21-03-19 à 22:54

Il faut je pense se contenter d'une résolution numérique. Le calcul littéral est effectivement très laborieux.
Quelle valeur de  \frac{dP}{dT} obtiens-tu au point triple ?

Posté par
jamesbenito
re : équation vaporisation 21-03-19 à 23:05

J'obtiens 7100 Pa/K
Mais je crois justement qu'il faut une équation littéral...
Il doit y avoir un autre moyen certainement en considérant que Ul est négligeable devant Uv et avec la relation de PV=nRT pour les relations de clapeyron en vaporisation mais je ne vois pas comment....

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 21-03-19 à 23:14

Pour obtenir \frac{dP}{dT}, il y a deux méthodes :
* soit utiliser les tables thermodynamiques, ce qui donne la valeur exacte ;
* soit procéder par approximation en négligeant le volume  molaire du liquide devant le volume molaire de la vapeur puis en déterminant le volume molaire de la vapeur en assimilant celle-ci à un gaz parfait.
En absence d'énoncé complet, impossible de t'aider de façon précise.

Posté par
jamesbenito
re : équation vaporisation 21-03-19 à 23:33

Merci pour votre aide!
Malheureusement mon énoncé n'est pas plus précis....
On me demande d'écrire l'équation de vaporisation(Équation P=a*exp(-b/T))  en sachant qu'a 100°C(373K) la pression de valeur saturante de l'eau est de 1.013 bar...

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 22-03-19 à 12:21

Tu sembles assez loin du compte. Les tables thermodynamiques pour l'eau fournissent pour le point triple :
T=273,16K ; P=611,7Pa ; Lv=2500,9kJ/kg ; uv=206,14m3/kg ; ul=0,001m3/kg

L'application de la relation de Clapeyron conduit directement à :

\frac{dP}{dT}=\frac{L_{v}}{T\left(u_{v}-u_{l}\right)}=\frac{2500,9.10^{3}}{273,16\cdot206,14}\approx44,4Pa/K

Si on néglige le volume massique du liquide devant celui de la vapeur et si on assimile la vapeur à un gaz parfait :

T.u_{v}=\frac{R.T^{2}}{M.P}\quad avec\quad M=18.10^{-3}kg/m^{3}

Cela donne :

\frac{dP}{dT}=\frac{L_{v}P.M}{R.T^{2}}=\frac{2500,9.10^{3}.611,7.18.10^{-3}}{8,314.\left(273,16\right)^{2}}\approx44,4Pa/K

On obtient pratiquement la même chose ; normal : aux très faibles pressions, l'approximation du gaz parfait est excellente. Nous sommes très loin de la valeur que tu obtiens ! Tu peux donc écrire, dans le cadre de ton modèle :

\dfrac{dP}{dT}=\dfrac{a\cdot b}{T^{2}}\cdot\exp\left(-\dfrac{b}{T}\right)\quad soit\quad44,4=\frac{a.b}{\left(273,16\right)^{2}}\cdot\exp\left(-\dfrac{b}{273,15}\right)

Je te laisse mettre en équation le fait que la courbe passe par le point de coordonnées T=373,15K ; P=1,013.105Pa et terminer.

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 22-03-19 à 12:42

Masse molaire de l'eau : M=18.10-3kg/mol... Étourderie dans mon message précédent...

Posté par
vanoise
re : équation vaporisation 22-03-19 à 14:10

Tu peux faire un peu plus simple en te contentant de prendre en compte le fait que la courbe passe par le point triple et par le point correspondant à 100°C .
D'où le système de deux équations à deux inconnues :

\ln\left(1,013.10^{5}\right)=\ln\left(a\right)-\frac{b}{373,15}
 \\ 
 \\ \ln\left(611,7\right)=\ln\left(a\right)-\frac{b}{273,16}



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