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Bernard CLAUDEL : Professeur au département de Génie énergétique de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but de cet article est de donner les bases sur lesquelles se fondent les propriétés thermodynamiques des fluides et les applications pratiques qui en découlent. Un premier paragraphe rappelle les trois principes de la thermodynamique macroscopique, ainsi que les définitions des grandeurs fondamentales caractérisant un système soit à constituant unique, soit à constituants multiples.
Mais la thermodynamique macroscopique est un cadre vide pour l’étude de la matière. En particulier, elle ne dit rien sur les équations d’état des constituants du système. C’est pourquoi le paragraphe suivant traite de ces équations d’état, pour le gaz parfait et pour le fluide réel. Un modèle microscopique de l’état gazeux est brièvement introduit, afin de montrer qu’il permet, dans son domaine de validité, d’évaluer de nombreuses grandeurs utiles, comme les capacités thermiques.
Sont ensuite abordés les changements d’état d’un fluide, donc les transformations gaz-liquide pour un corps pur et pour un système à composants multiples (solution idéale et solution réelle), avec présentation des diagrammes qui permettent une description commode, qualitative et quantitative, de ces changements d’état.
Deux systèmes multicomposants particuliers font l’objet d’une étude spéciale, en raison de leur importance pratique : l’air humide et les fumées.
Enfin, des indications sont fournies sur les sources de données et les méthodes d’estimation des grandeurs qui entrent dans les multiples applications des considérations générales développées dans cet article.
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Transformation gaz-liquide d’un corps purArticle inclus dans l'offre
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2. Propriétés des fluides
2.1 Équations d’état du corps pur
Soit un seul corps pur, constituant une seule phase fluide. La règle des phases [20] montre que v = 2. Cela indique qu’il existe deux variables que l’on peut se donner indépendamment pour caractériser l’état du fluide, par exemple la température et la pression. Toutes les autres variables sont fonctions des deux qui ont été initialement choisies. Si on considère, par exemple, le volume occupé par une quantité déterminée de substance, on a une relation f (P, V, T ) = 0 qui est l’équation d’état. En tant que telle, cette équation est indépendante de la thermodynamique macroscopique.
HAUT DE PAGE
Pour un nombre n de moles de gaz, on a :
avec :
- R :
- constante molaire des gaz, égale à environ 8,315 J · mol –1 · K –1.
Une méthode simple d’application de la formule [21] consiste à se rappeler que dans les conditions normales de température et de pression (T = 273 K, P = 1 atm = 101 325 Pa) le volume occupé par 1 mol de gaz parfait est 22,4 L. Nous admettrons provisoirement sans démonstration la relation [21]. Nous montrerons plus loin 2.2.1.5 qu’elle résulte...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Thermodynamique macroscopique. - A223, traité sciences fondamentales, Techniques de l’Ingénieur, fév. 1978.
-
(2) - LIDE (D.R.) - Handbook of Chemistry and Physics. - , Ed. The Chemical Rubber Co (1993).
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(3) - REID (R.C.), PRAUSNITZ (J.M.), SHERWOOD (T.K.), POLING (B.E.) - The Properties of Gases and liquids. - 4th Ed., McGraw Hill (1987).
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(4) - DYMOND (J.H.), SMITH (E.B.) - The Virial Coefficients of Pure Gases and Mixtures. - Clarendon Press Oxford (1980).
-
(5) - NELSON (L.C.), OBERT (O.F.) - * - Trans ASME, 76, 1057 (1954).
-
(6) - VIDAL (J.) - Thermodynamique. Méthodes appliquées au raffinage et au Génie chimique. - T. 1, p. 247, Éditions Technip (1973).
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