Gaz réel

1.1 - Atome
1.2 - Corps pur simple
1.3 - Corps pur composé
1.4 - Mélange
1.5 - Molécule
1.6 - Théorie cinétique

Tableau 1
1.7 - Modèle du gaz parfait

2 - État fluide

2.1 - Particule fluide
2.2 - Fluide parfait

3 - Rappel des principes de thermodynamique

3.1 - Systèmes thermodynamiques
3.2 - Variables d’état
3.3 - Premier principe de la thermodynamique

Figure 2 - Schéma de la route
3.4 - Système ouvert. Enthalpie
3.5 - Second principe de la thermodynamique
3.6 - Rendement thermique
3.7 - L’entropie

4 - Coefficients de la thermodynamique

4.1 - Coefficients de dilatation et de compressibilité

Tableau 2
4.2 - Coefficient calorimétriques
4.3 - Formules de Clapeyron
4.4 - Formule de Mayer généralisée
4.5 - Formules de Maxwell

Tableau 3

5 - Gaz parfait

5.1 - Équation d’état
5.2 - Capacités thermiques massiques
5.3 - Relation de Mayer
5.4 - Évolutions isentropiques

Tableau 4
5.5 - Mélange de gaz parfaits

6 - Gaz réel

6.1 - Validité de l’équation d’état des gaz parfaits

Tableau 5
6.2 - Pression interne et covolume
6.3 - Équations d’état des gaz réels

Figure 4 - Changements d’état Tableau 6

7 - Transition de phase

7.1 - Changements d’état
7.2 - Vapeur saturante
7.3 - Point critique

Figure 6 - Isothermes d’Andrews
7.4 - Titre

Figure 7 - Isotitres Figure 8 - Courbe de vaporisation Tableau 7
7.5 - Courbe de vaporisation
7.6 - Point triple

Figure 9 - Point triple τ Tableau 8 Tableau 9
7.7 - Chaleur latente

Tableau 10

8 - Diagramme de Mollier

8.1 - Propriétés
8.2 - Vapeur d’eau

Figure 13 - Transformation cyclique

9 - Notion de mécanique des fluides

9.1 - Statique des fluides incompressibles

Figure 14 - Hydrostatique
9.2 - Variable de Lagrange et d’Euler
9.3 - Conditions d’arrêt
9.4 - Équation de continuité
9.5 - Équations de la dynamique des fluides visqueux

Figure 15 - Jet d’eau
9.6 - Écoulements laminaires et turbulents
9.7 - Perte de pression

Tableau 11

10 - Thermique

10.1 - Conduction
10.2 - Convection naturelle

Tableau 12
10.3 - Convection forcée

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Marcel FRELIN : Ingénieur CNAM - Docteur de l’Université - Sous-directeur de Laboratoire honoraire au Conservatoire National des Arts et Métiers

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INTRODUCTION

Les machines hydrauliques et thermiques occupent dans l’énergétique moderne un rôle essentiel. Dans la plupart des applications industrielles, on rencontre des turbomachines, des moteurs à combustion interne et souvent les deux en même temps.

Ces machines sont traversées par un fluide qui leur cède, ou communique, du travail, d’où la nécessité de maîtriser les principales propriétés des fluides pour comprendre le mécanisme physique des transferts d’énergie entre le fluide et les parties mobiles de ces machines.

Cet article a pour objet de rappeler à l’ingénieur les caractéristiques utiles des fluides incompressibles et compressibles indispensables à l’étude et à l’utilisation des machines hydrauliques et thermiques.

Les notions essentielles de thermodynamique technique, de mécanique des fluides, de thermique ont été évoquées ainsi que les gaz parfaits et réels, les changements de phases et les caractéristiques de la vapeur d’eau. Une place toute particulière a été faite au diagramme de Mollier. Ce système de coordonnées, enthalpie-entropie, est pratique pour évaluer les bilans énergétiques des centrales thermiques ou nucléaires et facilite l’étude des divers étages d’une turbine à vapeur.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm4215

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6. Gaz réel

6.1 Validité de l’équation d’état des gaz parfaits

Pour marquer les écarts entre les gaz parfaits et les gaz réels on utilise le rapport, appelé facteur de compressibilité :

Par exemple, pour une température de 0 C le tableau 5 donne les valeurs de Z pour différents gaz à diverses pressions.

Généralement, on porte Z en ordonnée et la pression p en abscisse. Nous avons, évidemment Z = 1 pour les gaz parfaits, mais, également, pour les gaz réels aux très faibles pressions.

Dans ce système de coordonnées (Z, p), les isothermes de la vapeur d’eau ont l’allure représentée sur la figure 3.

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6.2 Pression interne et covolume

Dans un gaz réel, les forces d’interactions à distance entre molécules ne sont pas nulles et la pression qu’il exerce sur les parois du récipient qui le contient sera moins grande que si ce gaz était parfait. En appelant π la pression interne on pose :
pression du gaz parfait = pression du gaz réel + π

Dans un gaz réel, les molécules ne peuvent pas être considérées comme ponctuelles. Pour se déplacer les molécules ne disposent que du volume compris entre elles. Par conséquent, on est conduit à considérer un volume plus petit. En désignant par V_m le volume molaire, on pose :

où est appelé le covolume. Il correspond au volume minimal que peut occuper la matière.

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