La vapeur est un gaz généré par l’évaporation de l’eau à des températures supérieures à son point d’ébullition, qui est de 100 °C à la pression atmosphérique normale. Les caractéristiques physiques de la vapeur dépendent de sa température et de sa pression, qui sont interdépendantes selon les lois de la thermodynamique. Voici quelques-unes des caractéristiques physiques les plus importantes de la vapeur :
- La pression de vapeur saturante : c’est la pression à laquelle la vapeur est en équilibre avec l’eau liquide à une température donnée. Elle augmente avec la température et peut être utilisée pour calculer la température d’ébullition de l’eau à cette pression.
- Le pouvoir calorifique : c’est la quantité d’énergie contenue dans la vapeur par unité de masse, exprimée en joules par kilogramme (J/kg) ou en kilocalories par kilogramme (kcal/kg). Le pouvoir calorifique de la vapeur augmente avec sa température.
- La densité : c’est la masse volumique de la vapeur, exprimée en kilogrammes par mètre cube (kg/m3). La densité de la vapeur diminue avec sa température et sa pression.
- La viscosité : c’est la résistance de la vapeur à l’écoulement, exprimée en poise ou en centipoise (cP). La viscosité de la vapeur diminue avec sa température.
- La conductivité thermique : c’est la capacité de la vapeur à transférer la chaleur, exprimée en watts par mètre-kelvin (W/(m·K)). La conductivité thermique de la vapeur augmente avec sa température.
- L’enthalpie : c’est la somme de l’énergie interne et de l’énergie de pression de la vapeur, exprimée en joules par kilogramme (J/kg) ou en kilocalories par kilogramme (kcal/kg). L’enthalpie de la vapeur augmente avec sa température.
Ces caractéristiques physiques de la vapeur sont importantes pour comprendre son comportement et son utilisation en industrie. Par exemple, la vapeur à haute pression et haute température peut être utilisée pour générer de l’électricité dans une turbine à vapeur, tandis que la vapeur à basse pression et basse température peut être utilisée pour le chauffage ou la stérilisation dans les processus industriels.
Tableau de synthèse des caractéristiques physiques de la vapeur :
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Point d’ébullition | Température à laquelle la vapeur se forme à partir de l’eau liquide, dépendant de la pression atmosphérique |
| Chaleur latente de vaporisation | Quantité de chaleur nécessaire pour transformer un gramme d’eau liquide en vapeur à la même température et pression, sans changement de température |
| Densité | Masse de vapeur par unité de volume, dépendant de la température et de la pression |
| Pression de vapeur saturante | Pression à laquelle la vapeur et l’eau liquide coexistent en équilibre thermodynamique à une température donnée |
| Enthalpie | Énergie totale contenue dans la vapeur, incluant l’énergie interne et l’énergie potentielle due à la pression |
| Entropie | Mesure du désordre ou de l’entropie moléculaire de la vapeur |
| Conductivité thermique | Capacité de la vapeur à transférer la chaleur |
| Viscosité | Résistance de la vapeur à l’écoulement |
Notez que ces caractéristiques peuvent varier en fonction de la température et de la pression de la vapeur.
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