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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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Rappels sur les gaz parfaits et leurs mélangesArticle inclus dans l'offre
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1. Grandeurs molaires, massiques, volumiques
Une propriété thermodynamique est rapportée à une quantité de matière qui est soit la mole, soit l’unité de masse, soit l’unité de volume.
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Rappelons que la masse molaire d’un corps M est la masse exprimée en grammes de 6,022 05 × 1023 molécules (nombre d’Avogadro, N = 6,022 05 × 1023 mol –1).
Exemplel’heptane normal a une masse molaire M = 100. Cela signifie 100 g · mol –1 ou 100 × 10–3 = 0,1 kg · mol –1 (on peut dire aussi 100 kg · kmol –1).
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Connaissant la valeur d’une grandeur molaire quelconque A (en unités SI · mol –1), il est simple de calculer la grandeur massique a (en unités SI · kg –1) par a = A /M (où M est exprimé en kg · mol –1).
Exemplela capacité thermique molaire à pression constante de l’heptane à l’état liquide est égale à Cp = 220,13 J · mol –1 · K –1, pour la température T = 293 K.
La capacité thermique massique correspondante est :
![]()
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On peut aussi rapporter la grandeur thermodynamique à l’unité de volume, mais il faut alors préciser les conditions de température et de pression, car le volume molaire V (en m3 · mol –1) est fonction de ces deux paramètres indépendants :
grandeur volumique = grandeur molaire /V = grandeur massique / ρavec ρ, masse volumique, en kg · m– 3 si M est en kg · mol –1 :
ρ = M...
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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. - [nbsp ][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.688 p., bibl. nombreuses réf., New York 3e éd., McGraw Hill (*Δ) (1977). 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...
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