Thermodynamique : transition de phase liquide – vapeur de l’eau

Résumé du document

Cette manipulation permet d'étudier l'équilibre liquide-vapeur de l'eau dans le diagramme de Clapeyron (P, T). Nous chercherons à déterminer l'enthalpie de vaporisation de l'eau Lv par deux méthodes et nous comparerons les valeurs obtenues – aussi aux valeurs tabulées relevées dans le Handbook.

A l'aide d'un montage basé sur le principe de Watt, on porte de l'eau à ébullition en restant sous pression atmosphérique (c'est-à-dire avec le robinet ouvert). Lorsque la température relevée est de 100°C, on ferme le robinet et on arrête le chauffage. On peut ainsi étudier le refroidissement du système en équilibre liquide-vapeur. Pour cela, on relève les couples (T, P) mesurés jusqu'à l'arrêt de l'ébullition, qui témoigne de la présence des 2 phases dans le système. Le matériel et les conditions du laboratoire limitent la gamme de température, ici notre étude se situe sur une gamme allant de 100°C à 80°C.

Extraits

[...] TP de thermodynamique : Transition de phase liquide vapeur de l'eau But du TP : Cette manipulation permet d'étudier l'équilibre liquide-vapeur de l'eau dans le diagramme de Clapeyron T). Nous chercherons à déterminer l'enthalpie de vaporisation de l'eau Lv par deux méthodes et nous comparerons les valeurs obtenues aussi aux valeurs tabulées relevées dans le Handbook. I.Manipulation a. mode opératoire A l'aide d'un montage basé sur le principe de Watt, on porte de l'eau à ébullition en restant sous pression atmosphérique (c'est-à-dire avec le robinet ouvert). [...]

[...] Deux courbes ont été tracées à partir de ces dernières : - la courbe des valeurs calculées correspondant aux valeurs de Lv obtenues à partir de l'application de la relation de Clapeyron aux couples (la pente dP/dT a été calculée telle que : On obtient : Comme nous l'avions un peu anticipé, cette courbe est aberrante, car elle varie entre 5 kJ/mol et environ 45 kJ/mol, or le Handbook nous donne des valeurs comprises entre 40 et 45 kJ/mol. De plus, la deuxième méthode est basée sur le fait que la chaleur latente de fusion est constante le long de la ligne de transition, ce qui ne concorde pas avec ces courbes. [...]

[...] Le matériel et les conditions du laboratoire limitent la gamme de température, ici notre étude se situe sur une gamme allant de 100°C à 80°C. b. résultats obtenus Le tableau suivant réunit les couples obtenus : Remarque : Les valeurs ci-dessous tiennent compte du fait que l'appareil mesure une différence de pressions. La première expérience nous a donné : Nous pouvons alors tracer la courbe de pression en fonction de la température : Cette courbe est plutôt satisfaisante au niveau de son allure. Cependant, la gamme de température est très réduite. [...]