| Stabilité de pression et vaporisation [74912] |
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| Posté le : 15/01/2011, 14:30 (Lu 7149 fois) |
Bonjour à tous,
je me pose une question concernant le phénomène d'ébullition sous pression réduite. Imaginons que je fasse bouillir de l'acétone à 20°C dans une enceinte close en abaissant progressivement la pression à partir de la pression atmosphérique, il ne se passe rien de Patm jusqu'à ce que j'atteigne la pression de vapeur saturante de l'acétone à 20°C qu'on va noter Psat(20°C) dès lors l'acétone se met à bouillir et donc a produire du gaz qui tendrait à faire augmenter la pression dans l'enceinte. Si la pompe à vide est stoppée à ce moment là, la moindre quantité de liquide qui continue de s'évaporer produit suffisamment de gaz pour que l'on repasse en dessous de Psat(20°C) et donc l'ébullition s'arrête. Si je laisse la pompe en route je me demande dans quelle mesure la pression dans l'enceinte va rester proche de Psat(20°C) à supposer que je parvienne a thermostater parfaitement l'acétone à cette température. Ma question est donc la suivante, dans une enceinte pompée à vide contenant un liquide qui bout à température constante dans quelle mesure la pression est stable ? Est ce que certains parmi vous ont par exemple prêté attention à un manomètre numérique lors d'une évaporation sous rotavap par exemple...
Merci d'avance pour vos réponses.
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| Re: Stabilité de pression et vaporisation [74913] |
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| Posté le : 15/01/2011, 14:44 (Lu 7144 fois) |
Le dernier évaporateur rotatif que j'ai utilisé en TP était moderne : pompe à palette, manomètre numérique, double réfrigérant pour protection de la pompe, etc.
Si jamais après avoir baissé la pression avec la pompe, alors que ton acétone est en train de bouillir sous pression réduite, tu coupes la compes, alors forcément l'acétone continue à bouillir jusqu'à ce que la pression atteigne Psat (pour la température donnée). A ce moment là il y a équilibre (en supposant la température constante, ou que ton système est adiabatique).
Hors de cet équilibre, donc en remettant la pompe en route par exemple, alors la pression n'est pas stable : disons qu'elle peut paraître stable car il s'établit une pression qui est un compromis entre la dépression créée par la pompe, et l'ébullition du solvant qui tend à augmenter la pression.
Quand je fais manipuler cet évaporateur rotatif à mes étudiants, je leur dis d'observer la pression pendant l'évaporation, parce que la question qui revient souvent est "Monsieur est-ce que là c'est bon ? on peut arrêter ?". Et ma réponse est : tant qu'il y a du solvant à évaporer (ce qui peut se voir soit parce qu'il y a ébullition dans le ballon, soit parce que les vapeurs se condensent dans le réfrigérant) la pression indiquée par le manomètre est de l'ordre de la pression de vapeur saturante pour la température du ballon (éventuellement plongé dans un bain thermostaté). Dès qu'il n'y a plus de solvant à évaporer, alors la pression retombe fortement jusqu'à environ 50 mmHg (dépend en fait de la puissance de la pompe).
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| palier de pression, palier de température |
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| Posté le : 15/01/2011, 16:23 (Lu 7133 fois) |
Lorsque l'on fait bouillir de l'eau pure à température ambiante, quelque soit la puissance thermique et la température de la source de chaleur on dit que l'eau bout à 100°C. D'un point de vue des échanges thermiques on peut dire que c'est l'enthalpie de vaporisation des molécules d'eau qui capte exactement le flux de chaleur provenant des bords de la casserole, donc que la vitesse d'évaporation compense exactement le flux thermique. Pourquoi est-ce qu'on observerait pas le même comportement lorsque l'on pompe à vide, pourquoi la vitesse d'évaporation ne joue pas de sorte que la pression s'équilibre à Psat ?
Je peux voir sur ces vidéos que l'aiguille du manomètre semble ne pas bouger à partir du moment où l'eau s'évapore:
http://www.youtube.com/watch?v=Ks4VuXTTKmo
http://www.youtube.com/watch?v=pOYgdQp4euc
http://www.youtube.com/watch?v=LxtAeGtL9SE
Seulement un manomètre à aiguille c'est pas forcément très précis car il est prévu pour mesurer la pression sur une large gamme de 0 à 1 bar, et en plus la qualité des vidéos est assez médiocre c'est pour ça que je posais la question sur le forum.
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Édité le 15/01/2011, 16:24 par Geoffrey
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