Thermodynamique.

Les états correspondants

On retrouve un comportement analogue pour tous les fluides, même si les coordonnées critiques[1] (température critique[1] , pression critique[1] , volume molaire critique[1] ) peuvent varier très fortement d'un fluide à un autre.

Cela conduit à se demander si, en utilisant des coordonnées "réduites" :

on ne pourrait pas écrire une équation d'état[2] "universelle" (valable pour tous les fluides ainsi "adimensionnalisés"), représentant les isothermes de Clapeyron sous la forme :

Malheureusement, l'expérience montre que cela n'est pas si simple. En effet, comme nous le verrons pas la suite, la connaissance d'une équation d'état[2] doit permettre d'accéder à toutes les propriétés d'un fluide, et en particulier les tensions de vapeur en fonction de la température.

Si l'hypothèse d'une équation d'état[2] universelle en coordonnées réduites était bien vérifiée, on devrait avoir les mêmes courbes de tension de vapeur (en coordonnées réduites) pour tous les fluides. Ceci est loin d'être le cas, ainsi que le montre la figure suivante.

Pression de saturation réduite en fonction de la température réduite pour différents corps purs. Le facteur acentrique est lu à l'intersection des courbes avec la droite Tr=0,7InformationsInformations[3]
Pression de saturation réduite en fonction de la température réduite pour différents corps purs. Le facteur acentrique est lu à l'intersection des courbes avec la droite Tr=0,7[Zoom...]InformationsInformations[4]

On a donc, pour représenter convenablement les propriétés d'un fluide, besoin d'au moins un paramètre supplémentaire. Nous constatons, très empiriquement, sur la figure précédente, que la pression de saturation pour une température égale à est de très proche de pour des molécules à symétris sphérique (comme l'argon ou le méthane).

On a pris l'habitude d'utiliser le facteur acentrique de Pitzer, , qui mesure l'écart à ce comportement de molécules sphériques :

C'est bien sûr un paramètre largement empirique, mais choisi de façon très judicieuse :

  • il est compris entre 0 et 1 pour la plupart des fluides

  • les molécules simples à symétrie sphérique (gaz monoatomiques ou méthane) ont un facteur acentrique très proche de zéro, d'où le nom de ce paramètre

  • l'expérience montre que la connaissance de la température critique[1], de la pression critique[1] et du facteur acentrique permet de construire des corrélations empiriques qui représentent de façon assez satisfaisante les comportements des fluides non polaires. Pour les fluides polaires, on a en général besoin d'au moins un paramètre spécifique supplémentaire.

Remarque

Notez qu'on utilise en fait assez rarement le volume molaire critique[1] , dont la détermination expérimentale est par nature très imprécise.

  1. critique (point)

    condition de température et de pression dans laquelle un liquide et une vapeur deviennent identiques. Un mélange de composition définie (et donc un corps pur) a un point critique unique, caractérisé par une température et une pression critiques

  2. équation d'état

    relation entre température, pression, composition et volume d'un fluide

  3. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  4. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

Jacques Schwartzentruber (EMAC) Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)