Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Jean GOSSE : Professeur de Thermique en vue des applications à l’industrieConservatoire National des Arts et Métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les grandeurs thermodynamiques d’un fluide gazeux ou liquide sont calculables à partir de son équation p V T. De multiples expressions analytiques permettent de représenter la compressibilité des fluides avec une précision acceptable, mais dans des domaines généralement peu étendus de pression et de température. Le lecteur se reportera aux articles de la rubrique Thermodynamique du traité Sciences fondamentales qui donnent les équations d’état les plus connues. Celles-ci ont des formes analytiques qui contiennent des paramètres dont les valeurs numériques sont déterminées par ajustement avec les essais de compressibilité.
L’eau, qui présente un comportement singulier à l’état liquide autour de 4 oC, a été très étudiée expérimentalement car elle est le vecteur énergétique industriel par excellence. Les autres fluides qui ont fait l’objet d’expérimentations, bien moins denses mais faibles, sont relativement peu nombreux eu égard à la variété offerte par la chimie. On peut s’appuyer sur une trentaine de corps purs pour, à partir des règles de l’analyse dimensionnelle, extrapoler à un fluide quelconque ce qui est commun aux fluides connus appartenant à la même famille.
Il faut donc définir des classes de fluides par leurs caractères moléculaires essentiels. On traitera brièvement des fluides quantiques qui constituent une famille très restreinte, pour porter toute l’attention aux fluides polyatomiques non polaires ou polaires. On montrera à travers des exemples comment exploiter l’approche de Pitzer, améliorée par Lee, Kesler et Wu, dans la résolution de problèmes pratiques. Le texte qui suit illustre une façon de calculer les propriétés thermodynamiques des fluides par une approche facilement utilisable par les ingénieurs.
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- Version archivée 1 de avr. 1957 par Claude ROBERT
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Grandeurs molaires, massiques, volumiques12. Conclusion
Les quelques exemples présentés montrent combien est puissante la méthode de Bridgman pour le calcul des dérivées des grandeurs thermodynamiques lorsqu’elle est associée aux tables de Lee-Kesler-Wu. Avec ces outils, l’ingénieur peut aborder n’importe quel problème, non seulement pour les quelques quatre cents corps purs dont on connaît la valeur du facteur acentrique, mais aussi pour ceux dont on peut estimer le facteur acentrique par la formule d’Edminster [1]. En effet, même lorsque la précision de cette détermination de ω n’est pas très bonne, la solution du problème reste très acceptable pour l’ingénieur tant que ω est inférieur à 0,3.
Les tables de Wu dressées pour quelques fluides polaires bien connus ont vu leur champ d’application s’étendre grâce à l’équation [4] qui permet de calculer le paramètre Y . On peut donc considérer que la monographie qui précède donne tous les éléments nécessaires au traitement des problèmes thermodynamiques d’un corps pur quelconque (n’oublions pas que le moment dipolaire de la molécule est calculable). Limitée au cas des constituants non polaires, l’approche des mélanges doit être considérée comme provisoire surtout pour les liquides, car la détermination des constantes pseudo-critiques est en elle-même un sujet d’étude.
Remarques : dans le texte, la pression réduite p /pc et la température réduite T / T c sont désignées par p + et T +, notations de plus en plus utilisées pour remplacer l’ancienne écriture pr et T r . Toutefois, on rappellera ce dernier symbolisme dans les tables numériques afin de ménager une transition.
Pour calculer la valeur a d’une grandeur à partir du tableau suivant à deux entrées p + et T + :
On utilise la formule suivante construite sur les quatre valeurs...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - REID (R.C.), PRAUSNITZ (J.M.), SHERWOOD (T.K.) - The properties of gases and liquids. - 688 p., bibl. nombreuses réf., New York 3e éd., McGraw Hill (*Δ) (1977).
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(2) - SVEHLA (R.A.) - Estimated viscosities and thermal conductivities of gases at high temperatures. - 119 p (contient les données ) Technical Report R-132, NASA* (1962).
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(3) - Propriétés thermodynamiques et propriétés de transport des gaz pour les processus de compression et de détente. - [Répertoire de sources de données (53 p.) qui, principalement, reproduit la table de REID (R.C.), PRAUSNITZ (J.M.), SHERWOOD (T.K.) - The properties of gases and liquids. mais qui est plus facile à compulser], AFNOR FD E 51-300, oct. 1983.
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(4) - PLANK (R.), RIEDEL (L.) - Ein neues Kriterium für der Verlauf der Dampfdruckurve am kritischen Punkt. - Ing. Arch. (D),16, p. 255-66 (1948).
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(5) - PITZER (K.S.) - The volumetric and thermodynamic properties of fluids. I. Theoretical basis and virial coefficients. - J. Am. Chem. Soc., 77, p. 3427-33 (1955).
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