L ’eau dans la planète Terre

Présentation au sujet: "L ’eau dans la planète Terre"— Transcription de la présentation:

1 L ’eau dans la planète Terre

2 La substance eau Vapeur Liquide Solide

3 La vapeur d ’eau: Gaz parfait? Discutons
Puisque dans l’air atmosphérique ne contient qu ’une petite pourcentage de vapeur d ’eau, l’erreur commise est petite. : caractéristiques thermodynamiques Rv = m2s-2K-1 Cpv = 1850 m2s-2K-1

4 La vapeur d ’eau: : caractéristiques thermodynamiques
Équation d ’état : Entropie : Enthalpie :

5 Eau liquide liquide: caractéristiques thermodynamiques
Équation d ’état : Enthalpie : Entropie :

6 Eau solide : la glace solide : caractéristiques thermodynamiques
Équation d ’état : Enthalpie : Entropie :

7 La substance eau

8 Thermodynamique des changements de phase
Définition de phase: toute partie homogène d ’un système Partie homogène: toutes les parties du système qui possèdent les mêmes propriétés physico-chimiques macroscopiques.

9 Conditions d ’équilibre dans un système à plusieurs phases
On peut déduire la condition d'équilibre des phases des postulats de la thermodynamique Équilibre thermique Équilibre mécanique Équilibre de masse entre les phases La quantité de masse de chaque constituant en moyenne ne varie pas

10 L ’eau dans l ’atmosphère

11 L ’eau dans l ’atmosphère

12 L ’eau dans l ’atmosphère

13 L ’eau dans l ’atmosphère

14 Thermodynamique des changements de phase
Définition de phase: toute partie homogène d ’un système Exemples: Air sec + la vapeur d ’eau: nb. de phases ? Air sec + vapeur d ’eau + nappe d ’eau liquide ? Air sec + vapeur d ’eau + gouttelettes d’eau liquide ? Air sec + vapeur d ’eau + cristaux de glace ?

15 Phase stable à T, p La thermodynamique permet de prédire la phase
stable d ’un système à une certaine température et pression. La phase dans laquelle un corps pur se trouve dépend de la température et de la pression. C ’est la phase pour laquelle l ’ énergie libre G est la plus faible.

16 Phase stable à T, p On représente graphiquement les états stables d ’une substance pure sur un diagramme p(T) que s ’appelle diagramme de phase Ce diagramme est construit en examinant la variation de G avec la température.

17 Énergie libre de Gibbs La 2ème loi à température et pression constantes

18 Fonction d ’état pour le cas des changements de phase

19 Quelle est la phase stable ?
Si la température et la pression sont constantes l ’énergie libre de Gibbs ne peut que décroître: La phase la plus stable est celle à laquelle que correspond à l ’énergie de Gibbs la plus faible.

20 Variation de G avec T et p processus réversible et à l ’équilibre

21 Variation de G avec p processus réversible et isotherme
L ’augmentation de la pression peut provoquer la liquéfaction du gaz

22 Variation de G avec T processus réversible et isobare
À pression constante le chauffge d ’un liquide peut provoquer sa vaporisation

23 G à température et pression constante
Point d ’équilibre système à 2 phases gaz + liquide Le système contient les deux phases dans des proportions qui dépendent des autres variables d ’état. Exemple

24 G à température et pression constante
On peut varier la proportion de liquide et de gaz du système en changeant la proportion de liquide et de gaz (variant le volume total du système) à température et pression constantes

25 G à température et pression constante
?

26 G à température et pression constante
Une des conditions d ’équilibre entre les phases est l ’égalité de l ’énergie spécifique des deux phases en présence, ceci permet de prédire de diagramme de phases: vaporisation solidification sublimation

27 Diagramme de phase solide liquide + liquide solide vapeur + liquide

28 Diagramme de phase dans le plan p(T)
pc Pc = mb liquide Courbe de fusion ou solidification Courbe de vaporisation ou condensation Pt = 6.11 mb solide Point triple vapeur gaz Courbe de sublimation ou condensation solide T Tt= 0,0098 ºC Tc= 373,84 ºC

29 Températures critiques Points triples
Il est impossible de condenser un gaz dont la température est supérieure à Tc. Les quantités pc, c, et Tc sont appelées constantes critiques. Les données pt, Tt sont appelées les données du point triple. Eau Air sec pc = mb c = m-3 kg-1 Tc = 647 K pt = 6,11 mb Tt = = 273,16 pc = mb c = m-3 kg-1 Tc = 132,3 K

30 Pression de vapeur saturante
La pression de vapeur saturante est la pression à laquelle une substance pure placée seule à une température donnée constante, est en équilibre avec sa vapeur. Dans le diagramme de phase p(T), la pression saturante du liquide sera la ligne d ’équilibre liquide - vapeur. De même la pression saturante du solide est donnée par la ligne d ’équilibre solide - vapeur

31 Pression de vapeur saturante en présence d ’autres gaz
Si de l ’eau est placé dans l ’air sous une certaine pression totale, la pression de vapeur saturante du liquide est la pression partielle de la vapeur d ’eau à l ’équilibre avec le liquide à la température considérée. Comment varie la pression de la vapeur saturante avec la pression totale ? Conclusion ?

32 Pression de vapeur saturante

33 Pression de vapeur saturante en présence d ’autres gaz
Conclusion

34 Questions Pourquoi un tissu mouillé sèche plus vite à l ’extérieur
qu ’à l ’intérieur? Pourquoi,malgré la quantité immense d ’eau disponible pour l ’évaporation (les océans), l ’atmosphère terrestre est très souvent sous-saturée?