Thermodynamique (PCSI)/Descriptions microscopique et macroscopique d'un système à l'équilibre : Corps pur diphasé en équilibre
Les trois phases principales d’un corps pur et les transitions de phase correspondantes
modifierLes trois phases principales d’un corps pur et les propriétés de leurs paramètres intensifs
modifierUn corps pur constitue un système diphasé ou triphasé dès lors qu’il est simultanément présent sous deux ou trois phases parmi les principales phases « solide – liquide – vapeur » ;
la différenciation des phases simultanément présentes pour un corps en équilibre se fait par certains paramètres intensifs[1] n’ayant pas la même valeur comme par exemple :
la différenciation des phases simultanément présentes la masse volumique les phases sont « séparées par la gravitation »[2],
la différenciation des phases simultanément présentes l’indice de réfraction[3] observation visuelle de l'interface les séparant par gravitation ;
Définition d’une transition de phase d’un corps
modifierVariance, rappel de la définition et exemples
modifierRappel de la définition de la variance d’un système thermodynamique
modifierExemples
modifierNécessité, pour décrire l’état d’un système diphasé d’un corps pur en équilibre sous l’action des seules forces de pression extérieure, de connaître, outre un paramètre intensif choisi parmi « T ou p », un paramètre de répartition entre les deux phases
modifierIntroduction
modifierParamètre de répartition entre les « deux phases »
modifierCalcul d’une « grandeur extensive » d’un système diphasé « liquide – vapeur » connaissant la température, la masse totale et le titre en vapeur xvap
modifierÀ l’inverse détermination du titre en vapeur d’un système diphasé « liquide – vapeur » connaissant la température, la masse totale et une « grandeur extensive » du système diphasé
modifierDiagramme de phases (p, T) d’un corps pur, courbes de vaporisation, de fusion et de sublimation, point triple et point critique
modifierDiagramme de phases (p, T) d’un corps pur
modifierCourbes de transition de phase et point triple
modifierCourbe de vaporisation
modifierCourbe de fusion
modifierCourbe de sublimation
modifierPoint triple
modifierRetour sur le point critique
modifierEn complément, quelques éléments sur l’équilibre physique entre deux phases d’un corps pur à une température T fixée
modifierEn documentation, formules approchées de variation de pression de vapeur saturante d’un corps pur avec la température
modifierDiagramme de Clapeyron (p, v) pour l’équilibre « liquide/vapeur », isothermes d’Andrews, courbe de sublimation et palier de vaporisation (ou de liquéfaction) isotherme, caractérisation du point critique
modifierRetour sur le tracé des isothermes expérimentales de l’hexafluorure de soufre dans un diagramme de Clapeyron
modifierGénéralisation à un corps pur quelconque, isothermes d’« Andrews » d’un fluide dans le diagramme de Clapeyron
modifierCaractérisation du point critique C
modifierEn complément, surface caractéristique d’un « corps pur » dans un diagramme tridimensionnel (v, T, p)
modifierDétermination de la composition d’un système diphasé sur le palier de liquéfaction (ou de vaporisation) isotherme du diagramme de Clapeyron, « théorème des moments » relatif au volume
modifierDétermination du titre en vapeur d’un système diphasé de corps pur sur le palier de vaporisation isotherme (isobare) de son diagramme de Clapeyron
modifier« Théorème des moments » relatif au volume
modifierEn complément, détermination du titre en liquide d’un système diphasé de corps pur sur le palier de fusion isotherme (isobare) de son diagramme de Clapeyron ou du titre en vapeur de ce système diphasé de corps pur sur le palier de sublimation isotherme (isobare) de son diagramme de Clapeyron
modifierEn complément, peut-on déterminer les titres en liquide et en vapeur d’un système triphasé de corps pur sur la « ligne triple » de son diagramme de Clapeyron ?
modifier« Explication de la problématique du stockage des fluides »
modifier« Mise en œuvre de protocoles expérimentaux d’étude des relations »
modifier« Tracé des isothermes expérimentales de l’hexafluorure de soufre dans un diagramme de Clapeyron »
modifierMise en évidence de la pente négative de la courbe de solidification de l’eau liquide dans le diagramme des phases de l’eau
modifierMise en évidence du point critique à l’aide des tubes de « Natterer »
modifierMise en évidence de la continuité des phases « liquide et vapeur » par contournement du point critique
modifierExpérience de « Franklin » ou le paradoxe de la reprise de l’ébullition par refroidissement
modifierNotes et références
modifier- ↑ Voir le paragraphe « grandeurs intensives » du chap. de la leçon « Thermodynamique (PCSI) ».
- ↑ Dans un corps pur en équilibre sous deux phases « liquide - vapeur », la vapeur nettement moins dense que le liquide se trouve toujours au-dessus du liquide,
dans un corps pur en équilibre sous deux phases « solide - liquide », le liquide se trouve usuellement au-dessus du solide lequel est, dans ce cas, légèrement le plus dense sauf pour l’eau où le solide est légèrement moins dense que le liquide et le glaçon flotte sur l’eau liquide ,
dans un corps pur en équilibre sous deux phases « solide - vapeur », la vapeur nettement moins dense que le solide se trouve toujours au-dessus du solide. - ↑ Voir le paragraphe « définition de l'indice d'un milieu transparent homogène isotrope (M.T.H.I.) » du chap. de la leçon « Signaux physiques (PCSI) ».
