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

liquéfaction (suite)

Conditions d’une liquéfaction

Le problème pratique est d’obtenir le corps à l’état liquide en présence de sa vapeur ; il est donc nécessaire, partant d’un état dont le point figuratif est dans la région du gaz, de pénétrer dans le domaine des états diphasés, à l’intérieur de la courbe de saturation. Deux cas se présentent en pratique, suivant que la température critique du gaz est supérieure ou inférieure à la température ambiante θ, considérée comme la température initiale du gaz. Dans le premier cas, la liquéfaction peut être obtenue par compression isotherme (fig. 2) ; notons que le liquide peut être stocké en présence de sa vapeur dans un récipient résistant. Dans le deuxième cas au contraire, qui est en particulier celui des gaz permanents de Faraday, il est nécessaire, pour pénétrer dans le domaine diphasé, de refroidir le gaz, souvent de façon très importante ; notons cependant (fig. 3) que le refroidissement isobare qui amène la liquéfaction est moins important si le gaz est déjà comprimé. Le liquide ne peut être conservé qu’un temps dans un vase à double paroi (Dewar) [fig. 4] et moyennant une ébullition qui absorbe les calories qu’il reçoit de l’extérieur.

La liquéfaction industrielle de l’air offre un exemple important. Le refroidissement de l’air comprimé est obtenu par détente* :
a) détente dans un moteur à piston, ou dans une turbine, c’est-à-dire avec travail ; le refroidissement est important, mais le fonctionnement à très basse température d’un moteur à air comprimé pose des problèmes délicats ; c’est cependant ce mode de détente qui est utilisé dans le procédé Claude de liquéfaction de l’air (fig. 5) ;
b) détente à travers un robinet à pointeau, sans travail extérieur notable, dans les conditions approximatives de la détente Joule-Thomson ; le refroidissement est moins important, mais le fonctionnement est simple et sûr ; ce mode de détente est utilisé dans le procédé Linde de liquéfaction de l’air (fig. 6).

Quel qu’en soit le mode, une seule détente serait insuffisante, ou de très mauvais rendement ; celui-ci est amélioré par l’emploi d’un échangeur de chaleur (ou de températures) formé de deux longs tubes métalliques coaxiaux : l’air détendu et froid circulant dans l’espace annulaire refroidit l’air comprimé allant au détendeur et circulant en sens inverse ; on conçoit qu’ainsi, lors d’un refroidissement continu, la température s’abaisse progressivement.

Pour l’hydrogène et l’hélium, la détente Joule-Thomson réalisée à partir de la température ordinaire amènerait un réchauffement ; on emploie la détente avec travail (hélium), ou on refroidit le gaz comprimé avant détente (hydrogène, refroidi par N2 liquide).


Applications

Les gaz liquéfiés ont beaucoup d’applications ; citons seulement : a) la réalisation et le maintien de basses températures, par ébullition du liquide sous pression déterminée (cryostat) ; ainsi, l’oxygène liquide, sous pression égale ou inférieure à une atmosphère, permet d’obtenir toute température comprise entre 90 et 55 K ; l’hydrogène, entre 20 et 14 K ; l’hélium, entre 5,2 et 1 K ; b) la distillation de l’air liquide, qui fournit l’oxygène, l’azote et les gaz inertes nécessaires à l’industrie.

R. D.


Quelques savants


Louis Paul Cailletet,

physicien et industriel français (Châtillon-sur-Seine 1832 - Paris 1913). En soumettant en 1882 les gaz à de fortes pressions, suivies éventuellement de détente, il réussit à les liquéfier presque tous. (Acad. des sc., 1884.)


Georges Claude,

physicien et industriel français (Paris 1870 - Saint-Cloud 1960). En 1897, il imagina de transporter l’acétylène en solution dans l’acétone ; en 1902, il mit au point un procédé industriel de liquéfaction de l’air par détente avec travail extérieur ; en 1910, il préconisa l’emploi des tubes luminescents au néon ; en 1913, il réalisa avec d’Arsonval les explosifs à l’air liquide et découvrit le pouvoir absorbant du charbon aux très basses températures. Après 1926, il tenta d’exploiter l’énergie thermique des mers. (Acad. des sc., 1924 ; exclu en 1944 en raison de son attitude pendant l’occupation.)


Karl von Linde,

industriel allemand (Berndorf, Franconie, 1842 - Munich 1934). Inventeur de l’échangeur de températures, il construisit les premiers réfrigérateurs à absorption (1870), puis à compression (1873), et imagina en 1894 un procédé industriel de liquéfaction de l’air.

Lisbonne

En portug. Lisboa, capit. du Portugal.



La géographie

Groupant le dixième de la population portugaise, Lisbonne est non seulement la capitale politique, mais aussi le principal foyer économique du pays.

Elle doit sa fortune à la remarquable situation de son site portuaire. La basse vallée du Tage, établie sur le flanc nord d’un vaste synclinal, est envahie par un bras de mer, la « mer de Paille », dominée sur sa rive droite par le rebord abrupt d’un plateau tournant une ample convexité au sud, tandis que la rive gauche est basse et profondément indentée. Ce bras de mer est bien protégé du large par un goulet étroit (2 km), mais profond de plus de 10 m, permettant l’accès de navires de fort tirant d’eau. Dans un pays étiré du nord au sud, où les fleuves descendus de la Meseta espagnole constituent des obstacles difficilement franchissables, ce site portuaire, souvent comparé à celui de Constantinople, occupant une position relativement centrale, a favorisé la fonction de capitale de Lisbonne en facilitant les relations par mer avec les autres provinces. Mais, à cette fonction nationale, Lisbonne a ajouté des siècles durant un rôle international de premier plan qu’explique sa position « dans un tournant du littoral de l’Europe, à la fois près de la Méditerranée et de la mer du Nord, non loin de l’Afrique occidentale, regardant l’Amérique et ouvrant l’accès facile de son estuaire immense à la mer sillonnée en tous les sens par les bateaux de tous les pays transportant, depuis le xvie siècle, les produits de tous les climats » (O. Ribeiro).