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vaporisation dans le vide

Posté par
Kiecane
13-11-18 à 21:58

Bonsoir,

J'ai un problème avec un exercice classique sur les changement d'état. Voici l'énoncé :

Soit une enceinte indéformable de volume V=10L maintenue à une température T et initialement vide d'air. On introduit 4,0 g d'eau initialement à la température T et à la pression de vapeur saturante Ps(T).

1. Déterminer la pression dans le récipient si T =80°C
2. Déterminer la pression dans le récipient si T=100°C

Donnée : Pression de vapeur saturante à 80°C : 0,466 bar

Voici ce qu'il y a écrit dans le corrigé :

Le système est initialement strictement hors équilibre (P=0 dans l'enceinte)
Comme P<Ps(T), l'eau passe de l'état liquide à l'état vapeur

Il faut maintenant caractérise l'état final et savoir si à l'équilibre, toute l'eau est sous forme vapeur ou si le mélange est diphasé.

2. Dans le début de la réponse à la question 2 il y a écrit :
A 100°C, Psat=1atm


Voici ce qui me pose problème :

Je ne comprends rien de ce qu'il y a écrit dans le début de la correction. Je suis déjà tombé su ce type d'exo mais je ne comprends pas à chaque fois pourquoi :

Citation :
le système est initialement hors équilibre

Qu'est-ce qui nous indique dans l'énoncé que c'est le cas ? Qu'est-ce que ça signifie tout simplement ? Est-ce que c'est parce-qu'on met dans un même endroit 2 systèmes qui ont une pression différente ?

Citation :
comme P<Ps(T), l'eau passe de l'état liquide à l'état vapeur.

Pourquoi ? C'est surtout ça qui me pose problème dans ce type d'exo car pour moi, si on est sur une isotherme dans le diagramme de Clapeyron et que P<Psat cela signifie qu'on est dans la vapeur. Or ici ce n'est pas du tout le cas puiqu'on passe de l'état liquide à l'état vapeur. Pourquoi on a forcément l'eau qui se vaporise ? Pourquoi on ne pourrait pas avoir toute l'enceinte qui se liquéfie ? Je me doute que ça ne paraîtrait pas très logique mais je suppose que le raisonnement ne repose pas que sur le théorème de "c'est évident" et du coup j'aimerais bien qu'on m'explique. J'avais déjà demandé à mon prof de m'expliquer mais il m'avait dit que comme on était hors-équilibre il ne fallait pas raisonner avec le diagramme de Clapeyron mais du coup je ne sais pas sur quoi il faut raisonner.


Dans le début de la question 2, je ne comprends pas comment on sait que Psat=1atm à 100°C.


Merci d'avance pour vos explications !

Posté par
vanoise
re : vaporisation dans le vide 13-11-18 à 23:39

Bonsoir
Puisqu'on n'envisage pas la présence de glace ici, le diagramme (P,T) que tu connais sûrement permet d'envisager à T donnée 3 situations d'équilibre :
Liquide seul pour P>Ps ; le liquide initial n'est donc pas à l'équilibre si on l'introduit dans le vide.
Équilibre liquide vapeur pour P=Ps
Vapeur seule pour P<Ps.
Pour la suite : en assimilant la vapeur à un gaz parfait, tu peux calculer la quantité maximale de vapeur sèche pouvant occuper tout le volume. En comparant à celle correspondant à 4g, tu auras l'état d'équilibre...



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