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Ch. T3 : Le corps pur polyphasé
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CH AP I T RE 3
CH AP I T RE 3
LE CORPS PUR POLYPHASE
Dans tout ce chapitre, sauf indication contraire, nous raisonnerons sur un système fermé : l’unité de
masse d’un corps pur.
1.
EQUILIBRES ENTRE PHASES DU CORPS PUR
1.1.
Variance d’un corps pur polyphasé
L’unité de masse d’un corps pur peut être décrite par trois paramètres
intensifs
: pression P,
température T,
volume massique v
.
Lorsque le corps pur est
monophas
é (état gazeux par exemple), ces trois paramètres sont liés par une
équation d’état du type f(P, v, T) = 0. Il reste alors deux paramètre intensifs indépendants : le système est
divariant
, de variance v
a
= 2. Ainsi, à P et T fixées, le volume massique du corps dans l’état considéré
(solide, liquide, vapeur) est fixé.
Quand deux phases coexistent en équilibre, la valeur de la pression impose celle de la température et
réciproquement : il existe donc, entre la pression et la température d’un système
diphasé
en équilibre,
une relation du type P = f(T). Le système devient
monovariant
, de variance v
a
= 1 .
On doit remarquer cependant qu’une nouvelle variable intensive précisant l’état du système apparaît :
la proportion relative de chacune des phases du corps pur. Pour l’équilibre liquide-vapeur par exemple,
on définit le titre vapeur x =
m
v
m
T
=
n
v
n
T
: si x = 0,8, le système est formé de 80% (en masse ou en quantité
de matière) de vapeur et de 20% de liquide. Les fonctions d’état du mélange à l’équilibre (en particulier
le volume massique) dépendent, on le verra, de ce paramètre.
Enfin, le système très particulier formé de trois phases (solide, liquide, vapeur) en équilibre est de
variance nulle
, v
a
= 0. Ceci implique qu’il n’existe qu’une pression P
T
et une température T
T
où les trois
phases coexistent en équilibre, l’indice T signifiant triple ou
triphasé
.
1.2.
Représentations de l’état d’un corps pur
1.2.1. Surface des états
Aux trois variables P, v, T, on peut associer trois axes orthogonaux et dans cet espace à trois
dimensions, associer un point à l’état d’équilibre d’un système.