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RÉSUMÉ
Cet article présente quatre tableaux de propriétés thermodynamiques de l’eau, trois pour les domaines biphasés ; un pour l’équilibre liquide et vapeur. Les valeurs ont été élaborées sur la préconisation par l’IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam), à l’exception des domaines extrêmes de températures (au-delà de 1 500 K) et de pressions (au-delà de 0,05 MPa). Sont reportées masses volumiques, enthalpies, entropies, capacités thermiques à volume et pression constantes. Des équations sont livrées pour le calcul des grandeurs thermoélastiques et l’énergie interne.
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Pierre PERROT : Professeur émérite - Laboratoire de métallurgie physique - Université des Sciences et Technologies de Lille
INTRODUCTION
Les propriétés thermodynamiques de l’eau sont présentées en quatre tableaux. Les tableaux 1, 2 et 3 sont relatifs aux domaines biphasés : équilibres entre les différentes variétés de glace et le liquide, équilibres solide-vapeur et liquide-vapeur. Le tableau 4 présente les propriétés thermodynamiques de l’eau dans les domaines monophasés liquide et vapeur.
La formulation utilisée est celle préconisée par l’IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam). Elle couvre un domaine de températures (de 0 à 1 000 oC) et de pressions (de 0,05 à 1 000 MPa) suffisamment large pour ne pas devoir être modifiée avant de nombreuses années. Les données relatives aux domaines extrêmes de températures (1 500, 2 000 et 2 500 K) et de pressions (de 0,05 à 100 MPa) ont également été présentées, mais elles ne sont pas déduites des formulations IAPWS tout en restant cohérentes avec les données tabulées à plus basses températures.
Les grandeurs tabulées sont les masses volumiques, enthalpies, entropies, capacités thermiques à volume et pression constantes. Les grandeurs thermoélastiques, ainsi que l’énergie interne n’ont pas été présentées pour ne pas alourdir démesurément les tableaux, mais, dans la mesure du possible, des équations simples et rigoureuses permettant de les calculer ont été données.
Le lecteur intéressé pourra consulter le site internet http://www.lsbu.ac.uk/water/ sur les propriétés physiques de l’eau, très complet et continuellement mis à jour. À la date de parution de ce dossier, il présentait plus de 1 050 références.
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3. Équilibres solide-liquide
Les équations des courbes d’équilibre solide-liquide dans le diagramme pression-température ont été proposées par . Les incertitudes sur la pression sont inférieures à 3 % pour les équilibres entre le liquide et les variétés Ih, III, V et VI de la glace ; elles sont inférieures à 7 % dans le cas de l’équilibre liquide-glace VII :
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Fusion de la glace Ih (entre 273,16 et 251,165 K) :
p /pn = 1 – 626 000 [1 – (T /Tn)–3] + 197 135 [1 – (T /Tn)21,2]avec p n = 611,657 Pa et T n = 273,16 K.
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Fusion de la glace III (entre 251,165 et 256,164 K) :
p /pn = 1 – 0,295252 [1 – (T /Tn)60]avec p n = 209,9 MPa et T n = 251,165 K.
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Fusion de la glace V (entre 256,164 et 273,31 K) :
p /pn = 1 – 1,18721 [1 – (T /Tn)8]avec p n = 350,1 MPa et T n = 256,164 K.
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Fusion de la glace VI (entre 273,31 et 355 K) :
p /pn = 1 – 1,07476 [1 – (T /Tn)4,6]avec p n = 632,4 MPa et T n = 273,31 K.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BRIDGMAN (P.W.) - Proc. Am. Acad. Arts Sci., - 47, p. 439-558 (1912).
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(2) - LEVELT-SENGERS (J.M.H.), KAMGAR-PARSI (B.), BALFOUR (F.W.), SENGERS (J.V.) - J. Phys. Chem. Ref. Data, - 12, p. 1-28 (1983).
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(3) - SAUL (A.), WAGNER (W.) - J. Phys. Chem. Ref. Data, - 18, p. 1537-1564 (1989).
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(4) - WAGNER (W.), SAUL (A.), PRUSS (A.) - J. Phys. Chem. Ref. Data, - 23 (3), p. 515-527 (1994).
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(5) - PERRY (R.H.), GREEN (D.W.) - Perry’s Chemical Engineers Handbook. - Mc Graw Hill Publ., 7e éd., p. 2-309 à 2-314 (1997).
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(6) - WAGNER (W.), COOPER (J.R.), BITTMANN (A.), KIJIMA (J.), KRETZSCHMAR (H.J.), KRUSE (A.), MARES (R.), OGUCHI (K.), SATO (H.), STÖCKER (I.), SIFNER (O.), TAKAISHI (T.), TANISHITA (I.), TRUHENBACH (J.), WILLKOMMEN (Th.) - J. Engning for Gas Turbines and Power, - 122...
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