Thermodynamique (PCSI)/Descriptions microscopique et macroscopique d'un système à l'équilibre : Corps pur diphasé en équilibre

Début de la boite de navigation du chapitre
fin de la boite de navigation du chapitre
En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Thermodynamique (PCSI) : Descriptions microscopique et macroscopique d'un système à l'équilibre : Corps pur diphasé en équilibre
Thermodynamique (PCSI)/Descriptions microscopique et macroscopique d'un système à l'équilibre : Corps pur diphasé en équilibre
 », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.

Les trois phases principales d’un corps pur et les transitions de phase correspondantes modifier

Les trois phases principales d’un corps pur et les propriétés de leurs paramètres intensifs modifier

     Un 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 modifier

Variance, rappel de la définition et exemples modifier

Rappel de la définition de la variance d’un système thermodynamique modifier

Exemples modifier

Nécessité, 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 modifier

Introduction modifier

Paramètre de répartition entre les « deux phases » modifier

Calcul d’une « grandeur extensive » d’un système diphasé « liquide – vapeur » connaissant la température, la masse totale et le titre en vapeur xvap modifier

À 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 modifier

Diagramme de phases (p, T) d’un corps pur, courbes de vaporisation, de fusion et de sublimation, point triple et point critique modifier

Diagramme de phases (p, T) d’un corps pur modifier

Courbes de transition de phase et point triple modifier

Courbe de vaporisation modifier

Courbe de fusion modifier

Courbe de sublimation modifier

Point triple modifier

Retour sur le point critique modifier

En complément, quelques éléments sur l’équilibre physique entre deux phases d’un corps pur à une température T fixée modifier

En documentation, formules approchées de variation de pression de vapeur saturante d’un corps pur avec la température modifier

Diagramme 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 modifier

Retour sur le tracé des isothermes expérimentales de l’hexafluorure de soufre dans un diagramme de Clapeyron modifier

Généralisation à un corps pur quelconque, isothermes d’« Andrews » d’un fluide dans le diagramme de Clapeyron modifier

Caractérisation du point critique C modifier

En complément, surface caractéristique d’un « corps pur » dans un diagramme tridimensionnel (v, T, p) modifier

Détermination 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 modifier

Détermination 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 modifier

En 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 modifier

En 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 » modifier

Mise en évidence de la pente négative de la courbe de solidification de l’eau liquide dans le diagramme des phases de l’eau modifier

Mise en évidence du point critique à l’aide des tubes de « Natterer » modifier

Mise en évidence de la continuité des phases « liquide et vapeur » par contournement du point critique modifier

Expérience de « Franklin » ou le paradoxe de la reprise de l’ébullition par refroidissement modifier

Notes et références modifier

  1. Voir le paragraphe « grandeurs intensives » du chap.  de la leçon « Thermodynamique (PCSI) ».
  2. 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.
  3. 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) ».