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Système liquide-vapeur

Posté par
Emmy1977
09-05-15 à 16:14

Bonjour, j'ai un soucis avec cet exo de thermo :
On considère une masse m=5kg d'eau à 20℃ sous la pression atmosphérique de 1bar. Par échauffement isobare on veut obtenir un mélange liquide-vapeur de titre massique x=0,8.
1) Calculer la quantité de chaleur que l'on doit fournir à l'eau.
2) Calculer la variation d'énergie interne de l'eau.
Données :
Température de saturation de l'eau sous la pression atmosphérique =100℃
Capacité thermique massique de l'eau liquide cl=4,18kJ.kg-1.K-1
Chaleur latente de vaporisation de l'eau à 100℃ lv=2253kJ.kg-1
Volumes massiques du liquide saturant et de la vapeur saturante à 100℃ vl=1,04.10-3m3.kg-1 et vg=1,673m3.kg-1

En voyant les données je me suis dit qu'il fallait sûrement utiliser Clapeyron : dp/dT = lv/T(vg-vl)
En considérant vl<<vg on a ensuite dp/dT = lv/T*vg mais je vois pas du tout comment en déduire la quantité de chaleur fournit à l'eau. Merci d'avance à ceux qui m'aideront

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 09-05-15 à 18:15

bonjour,

Citation :
En voyant les données je me suis dit qu'il fallait sûrement utiliser Clapeyron


il vaudrait mieux s'intéresser aux transformations subies par l'eau et en déduire Q et U

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:05

Donc pour la question 1 je dois dire que Q=cl*dT puisque la transformation est isobare donc Q= cl * (373-293) ? Mais je suis pas sure que la transformation passe de 20℃ à 100℃.  Et U= Q vu qu'il n'y a pas de travail on a juste un réchauffement.

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:15

dans un 1er temps effectivement l'eau passe de 20° à 100°C en restant en phase liquide, mais on ne s'arrête pas là...

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:20

Ok donc elle doit ensuite passer en phase gazeuse donc c'est là qu'on va utiliser la chaleur latente de vaporisation de l'eau à 100℃ et le titre massique en vapeur. Mais je n'arrive pas à former un calcul avec toutes ces données. :-S il doit y avoir Qp= lv quelque part.

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:36

oui, sur une isobare on a: H = Qp
et ici H = m x L (seulement 80% de l'eau est vaporisée)

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:39

Ok merci donc on a H=m*0,8*lv ?
C'est tout ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:41

non, il faut faire la somme des deux quantités de chaleur trouvées pour la transfo. complète

Q = mcT + xmL

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:51

Ah oui ok merci je vois. Mais par contre je comprends pas où utiliser les volumes massiques du liquide ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:53

termine l'exo avant de dire ça

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 11:58

J'aurais juste calculer Q pour la question 1 Q = mcT  + xmlv et U=Q pour la question 2

Posté par
krinn Correcteur
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 12:01

je te rappelle que U = W + Q dans le cas général
et ici lors de la vaporisation il y a un travail car il y a variation du volume!

Posté par
Emmy1977
re : Système liquide-vapeur 10-05-15 à 12:05

Ah oui j'avais pas compté la vaporisation. Donc on va avoir W=-p(vg-vl)= -pvg car on néglige vl.  Et là je pense que ça sera bon ^^



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