Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
V

vaporisation (suite)

• Cette courbe, lieu des points figuratifs de l’équilibre liquide-vapeur, partage le plan en deux régions : au-dessus, celle des états stables du liquide seul ; au-dessous, celle des états stables d’une vapeur non en présence de liquide et à des pressions inférieures à la pression de vapeur saturante : une telle vapeur est dite « sèche », ses propriétés sont celles d’un gaz, elle obéit en première approximation aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac. Le passage de l’une à l’autre région, qui s’accompagne d’une discontinuité si l’on franchit la courbe de vaporisation, peut cependant s’effectuer de façon entièrement continue si l’on contourne le point critique : il y a continuité entre l’état liquide et l’état gazeux.

• On peut observer, entre le point triple et le point critique, des équilibres métastables liquide-vapeur, résultant d’un retard à la condensation de la vapeur et dans lesquels le liquide est en présence d’une vapeur dite « sursaturante », dont la pression est supérieure à la pression de l’équilibre stable à la température considérée ; ces équilibres métastables ne peuvent toutefois être observés qu’en l’absence rigoureuse de poussières, lesquelles constituent des supports pour la condensation.

Il est à noter qu’on peut également soumettre un liquide à une pression inférieure à sa pression maximale de vapeur, et même exercer sur lui, par l’intermédiaire d’une colonne de mercure, une traction (pression négative), sans qu’il se vaporise ; mais il s’agit là d’un retard à l’ébullition*.


Formes mathématiques de la fonction p = f(T)

• On dispose, dans le cas particulier mais important de l’eau, d’une formule empirique, dite « de Duperray », p = (t/100)4 qui donne, à quelques pour cent près, en fonction de la température Celsius t, entre 100 et 200 °C, en kilos par centimètre carré, pratiquement en atmosphères, la pression maximale de la vapeur d’eau. Le principal intérêt de cette formule est sa facilité d’application.

• D’autres formules, d’emploi général, tirent leur forme, mais non les valeurs de leurs coefficients, de considérations théoriques. Telles sont : la formule d’August (Callendar, Rankine), ou celle, plus complète, de Dupré,

Elles sont tirées de la formule de Clapeyron ; ce sont également les formes auxquelles conduit la théorie moléculaire esquissée plus haut. Leur précision peut être excellente, loin du point critique.


Cas où la température n’est pas uniforme

Un équilibre liquide-vapeur n’est alors possible que lorsque la pression de la vapeur est celle qui correspond à la partie la plus froide de la paroi : c’est le « principe » de la paroi froide, ou de Watt. L’évolution du système vers l’équilibre entraîne une vaporisation dans les parties chaudes et une condensation dans les parties froides ; d’où une application à la distillation*.


Chaleur de vaporisation

La vaporisation absorbe de la chaleur ; on définit la chaleur latente Lv, massique (ou molaire), de vaporisation d’un liquide à la température T comme la chaleur qu’il faut fournir à l’unité de masse (ou à la mole) d’un liquide pour sa vaporisation, effectuée par voie réversible à la température T et sous la pression de vapeur saturante du liquide ; c’est donc aussi la variation d’enthalpie ΔH qui accompagne cette transition. Comme on a, par définition, ΔH = ΔU + Δ (pv), on voit que Lv est la somme de deux termes positifs : ΔU, variation d’énergie interne dans le passage du liquide à la vapeur, Δ(pv) = p · Δv, travail fourni par la vapeur dans cette opération.

On mesure une chaleur de vaporisation par calorimétrie. Cela a été fait pour l’eau par Regnault, qui a représenté l’ensemble de ses mesures par la formule Lv = 606,5 – 0,695 · t (°C), en calories par gramme, assez précise entre 50 et 200 °C. Mais, les mesures étant difficiles ou peu précises, il vaut mieux en général calculer Lv à l’aide de la formule de Clapeyron (v. corps pur).

On peut, pour obtenir cette formule dans le cas particulier de la vaporisation, appliquer le théorème de Carnot à un moteur thermique fonctionnant par voie réversible entre deux sources à températures T et T – dT, l’agent d’évolution étant un mélange de liquide et de sa vapeur. Le cycle est alors formé, à l’intérieur de la courbe de saturation du liquide, de deux portions de paliers de liquéfaction voisins et de deux segments d’isentropiques (fig. 2). Si au contact de la source chaude m grammes du liquide sont vaporisés, la chaleur empruntée est Q1 = m · Lv. Quant au travail produit, il est, pour un cycle, mesuré par l’aire du quadrilatère ABCD :

avec Δv = m · (uv – ul), uv et ul volumes massiques de la vapeur saturante et du liquide. Le rendement de Carnot étant on a donc

d’où enfin Lv est fonction décroissante de T, malgré l’augmentation de la diminution de uv – ul et celle de Lv deviennent très rapides au voisinage du point critique (fig. 3), en lequel Lv s’annule avec restant fini au point critique.

R. D.

Var. 83

Départ. de la Région Provence*-Côte d’Azur ; 5 999 km2 ; 626 093 hab. (Varois). Ch.-l. Toulon*. S.-préf. Brignoles et Draguignan. En 1974, la préfecture a été transférée de Draguignan à Toulon, Brignoles devenant ch.-l. d’arrond.


Riverain de la Méditerranée, le département participe au mouvement touristique qui anime la Côte d’Azur voisine et s’équipe rapidement.

Le Var s’étend sur trois unités physiques bien individualisées. Au nord, à la limite du cañon du Verdon, s’étendent de hauts plateaux calcaires, arides et karstifiés (plan de Canjuers utilisé par l’Armée et plans de Provence), et des chaînons calcaires également orientés est-ouest (la Sainte-Baume, qui culmine à 1 154 m). Au sud, donnant sur la mer et ménageant une série de falaises interrompues par de rares plages, les massifs anciens des Maures et de l’Estérel (616 m au mont Vinaigre) donnent des caps (Sicié, Bénat, Lardier, Camarat) et des indentations (rades de Toulon et d’Hyères, golfe de Saint-Tropez) ; au large, au-delà du tombolo double de la presqu’île de Giens se trouvent les îles d’Hyères (Porquerolles, Port-Cros et l’île du Levant). Au contact des deux ensembles morphologiques se situe la dépression de l’Argens, déblayée dans les grès rouges du Permien et empruntée par le couloir qui assure les communications entre Toulon et Fréjus.