0114-4ACh2. Diagramme de Clapeyron d’un système liquide-vapeur

On désigne par P, la pression du système liquide-vapeur et par v, son volume massique.

1-) Représenter l’allure du diagramme de Clapeyron (P,v) de l’eau. Représenter sur ce même diagramme l’allure de l’isotherme critique Tcri et l’allure d’une isotherme quelconque T < Tcri.

2-) Indiquer sur le diagramme, les domaines liquide (L), liquide-vapeur (L+V) et vapeur (V).

3-) Justifier et commenter la présence d’un palier sur l’isotherme T < Tcri

On rappelle que le titre massique en vapeur x d’un système liquide-vapeur est égal au rapport entre la masse mV de vapeur saturante et la masse totale m = mV + mL du système. On désigne respectivement par :

  • vL = volume massique du liquide saturant
  • hL = enthalpie massique du liquide saturant
  • SL= entropie massique du liquide saturant
  • vV = volume massique de la vapeur saturante
  • hV = enthalpie massique de la vapeur saturante
  • SV = entropie massique de la vapeur saturante
  • v   = volume massique du système liquide-vapeur
  • h   = enthalpie massique du système liquide-vapeur
  • S   = entropie massique du système liquide-vapeur

4-) Démontrer le Théorème des moments suivant :

5-) Déterminer les variations d’enthalpie et d’entropie massiques pour un liquide incompressible (point situé sur la courbe d’ébullition).

6-) Déterminer les variations d’enthalpie et d’entropie massiques entre deux points M1 et M2 (voir figure ci-dessous), du palier d’équilibre liquide-vapeur. On posera la chaleur latente massique de vaporisation : lv(T) =hV – hL

Fig.: Courbe de saturation

7-) Représenter l’allure du diagramme Entropique (T,S) de l’eau. Représenter sur ce même diagramme l’allure de l’isobare critique Pcri et l’allure d’une isobare quelconque P < Pcri.

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