Ch T3 Le corps pur polyphasé

Françoise Briffaut

Description

Ch. T3 : Le corps pur polyphasé 26 CHAP I TRE 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 monophasé (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 va = 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 va = 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 = mvmT = nvnT : si x = 0,8, le système est formé de 80% (en masse ou en quantité de matière) de vapeur et de

• phases du corps pur


• vapeur


• corps pur


• pression de vapeur saturante


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Sujets

• Vapeur
• Corps pur
• Pression de vapeur saturante
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Extrait

Ch. T3 : Le corps pur polyphasé

26

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.