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 T_cri et l’allure d’une isotherme quelconque T < T_cri.

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 < T_cri. 

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

• v_L = volume massique du liquide saturant
• h_L = enthalpie massique du liquide saturant
• S_L= entropie massique du liquide saturant
• v_V = volume massique de la vapeur saturante
• h_V = enthalpie massique de la vapeur saturante
• S_V = 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 : l_v(T) =h_V – h_L

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