Physique Chimie
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  Melzani M.,
lycée Raoul
Follereau,
Belfort
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  Notes diverses, pour moi-même ou pour les autres/

Rubriques :

Des discussions expérimentales, descriptions de manips :


Des discussions plutôt côté théorie :

  • Propriétés thermodynamiques de l'eau, humidité absolue et relative.

  • Force de choc en escalade.

  • Tonneau de Pascal (et conservation de l'énergie).

  • Quelques liens sur la foudre.

  • Fiches techniques sur divers sujets :

    • Électronique avec ALI et oscillateurs (lien).
      Montage inverseur sous forme de schéma bloc ; oscillateur à résistance négative sous forme de schéma "amplificateur + filtre passe bande".

    • Cinématique des écoulements (lien).
      Liens entre allure des lignes de courant, div et rot, et mouvement des particules de fluide ; liens entre incompressible/$D_v=$cst et stationnaire/$D_m=$cst.
      Code Python associé aux tracés.

    • 1ère identité thermodynamique (lien).
      Démonstration, rôle d'un travail utile, précisions sur la définition de la température.

    • 1er principe pour un système ouvert (lien).
      Démonstration, influence des frottements parois-fluide.

    • Axiomatisation de la thermodynamique (lien).
      Définitions de $U$, $Q$, $T$, démonstration de l'existence de $S$ et du second principe, etc.




Propriétés de l'eau, humidité absolue

  • Humidité relative, définition : \(HR = \dfrac{p_\mathrm{H_2O}}{p_\mathrm{sat}(T)}\)

  • Humidité absolue : \(HA = \dfrac{m_\mathrm{H_2O}}{m_\text{air\,sec}}\), les masses étant celles de l'eau et de l'air contenus dans un même volume $V$.

  • Or on a $m_\mathrm{H_2O} = n_\mathrm{H_2O}\times M_\mathrm{H_2O}$. Et $m_\mathrm{air\,sec} = n_\mathrm{air}\times M_\mathrm{air}$, avec $M_\mathrm{air} = 29\,\text{g/mol}$ la masse molaire de l'air (sec). On a $n_\mathrm{air} = n_\text{tot}-n_\mathrm{H_2O}$.

    D'où \begin{equation*} \text{HA} = \dfrac{n_\mathrm{H_2O}}{n_\text{tot}-n_\mathrm{H_2O}}\dfrac{M_\mathrm{H_2O}}{M_\mathrm{air}} \end{equation*}

  • On utilise ensuite $n_\mathrm{H_2O} = n_\text{tot}\dfrac{p_\mathrm{H_2O}}{p_\text{tot}}$ (par définition de la pression partielle), puis $p_\mathrm{H_2O} = \text{HR}\times p_\text{tot}$ (par définition de HR).

    On obtient donc finalement \begin{equation*} \boxed{\text{HA} = \dfrac{\text{HR}\,\frac{p_\mathrm{H_2O}}{p_\text{tot}}}{1-\text{HR}\,\frac{p_\mathrm{H_2O}}{p_\text{tot}}}\dfrac{M_\mathrm{H_2O}}{M_\mathrm{air}} = 15.1\,\mathrm{g/kg}.} \end{equation*}


Il faut un modèle pour \(p_\mathrm{sat}(T)\). Voir par exemple sur wikipédia. On peut retenir la formule de Rankine par exemple (moins de 5% d'erreur dans la fourchette 0.01°C - 150°C, jusqu'à 10% au dela (on peut tracer la comparaison sous Python avec le module CoolProp)).



Code Python associé à la figure :



Il y a d'autres formules empiriques pour les propriétés de l'eau, voir par exemple wikipédia, ou un livre sur les propriétés de l'eau.

On peut aussi utiliser le diagramme de l'air humide, cf sur Wikipédia ou sur cette page en bas.



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