Détermination de la chaleur latente de vaporisation de l’eau Laura Munteanu PCGI 22.2B
Introduction et but de l’expérience Mesures et résultats expérimentaux expérimentaux Analyse des résultats Conclusions
Qu’est-ce qu’un changement d’état?
Formule de Clapeyron
Diagramme de phase de l ’eau
Cas de la vaporisation
Intégration de l’équation de Clapeyron:
-Pour la vaporisation,
Intégration de l’équation de Clapeyron:
Matériel à disposition ◦
◦
◦
◦
◦
◦
Autocuiseur (de contenance 8 litres),dont le couvercle contient une soupape de régulation et une soupape de sécurité Une sonde à pression Une sonde de température Une masselotte Plaque chauffante Gants de protection
Mesures à faire: ◦
Pour linéariser l’équation de Clapeyron, on trace
Donc on a besoin de mesurer la pression P et la température T à des différentes étapes
Tableau des résultats expérimentaux Temps (min)
P (hPa)
T (°C)
T (K)
1/T (K-1)
0
1908
117
390
2,564*10-3
1
1804
116.5
389.5
2,567*10-3
-0.0276
2
1782
116.2
389.2
2,569*10-3
-0.056
3
1757
115.6
388.6
2,573*10-3
-0.0683
4
1713
114.8
387.8
2,579*10-3
-0.0824
5
1685
114.4
387.4
2,581*10-3
-0.107
6
1656
113.8
386.8
2,585*10-3
-0.12429
7
1614
113
386
2,591*10-3
-0.14165
8
1574
112.2
385.2
2,596*10-3
-0.1673
9
1530
111.5
384.5
2,601*10-3
-0.1924
10
1587
110.5
383.5
2,608*10-3
-0.2207
13
1408
108.9
381.9
2,618*10-3
-0.3038
16
1287
106.4
379.4
2,636*10-3
-0.3937
19
1189
104.2
377.2
2,651*10-3
-0.4723
22
1091
101.7
374.7
2,669*10-3
-0.5589
25
1021
99.8
372.8
2,682*10-3
-0.6252
28
964
98.1
371.1
2,695*10-3
-0.6823
31
904
96.3
369.3
2,708*10-3
-0.746
34
824
93.5
366.5
2,729*10-3
-0.839
37
743
90.1
363.1
2,754*10-3
-0.943
40
685
87.1
360.1
2,777*10-3
-1.024
43
643
84.2
357.2
2,799*10-3
-1.08
Ln(Ps/P0)
0.0025
0.00255
0.0026
0.00265
0.0027
0.00275
0.0028
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1 ln(ps/po)= -4931.1(1/T) + 12.623
0.00285
0.0029
Equation de la courbe expérimentale
La pente corresponde à
Avec M=0.018kg/mol et R=8.314 J/kg/mol
Calcul des incertitudes ◦
◦
◦
Incertitude de la pente δ(pente)=61.5K (résultat obtenu avec la fonction LINEST en Excel) Comme On a une incertitude de type composé sur L vap, mais M et R étant des constantes, on considère l’incertitude sur Lvap égale à l’incertitude sur la pente.
Valeur de référence pour Lvap ref =2.26.106 J/kg Intervalle de confiance
Lvap ref (valeur théorique) s’inclue dans l’intervalle de confiance, car |Lvap ref – Lvap |< δ Lvap
On peut conclure que la valeur de Lvap que l’on a obtenue est fiable, car son intervalle de confiance contient celle attendue.
Manuellement, on calcule la pente d’après
où les points appartiennent à la droite passant par les points. On peut donc recalculer l’erreur associée à Lvap avec les erreurs sur ln(Ps) et 1/T
Pour Ps2=919 hPa, Ps1=1216 hPa, P0=1908 hPa, T1=377.3 K et T2=370 K On obtient
Sources des erreurs: ◦
Le montage expérimental inclut des appareils de mesure, chacun avec une incertitude associée.
◦
Sonde à température: δT=0.5K Sonde à pression δP=1hPa La présence des quelques gouttes d’eau dans le tube de la sonde à pression.
Les manipulations effectuées (ex. l’écart de temps entre l’enregistrement de la pression et de la température simultanément)
L’expérience nous a permis de vérifier la validité de l’équation de Clapeyron, et les résultats obtenus sont cohérents avec ceux prédits par la théorie. On a obtenu
et à l’aide du calcul d ’erreurs on a vérifié sa validité.
En choisissant des différentes approches pour traiter les données expérimentales, on obtient des différents dégrées de précision. Cependant, les deux vérifient bien la loi théorique. L’équation de Clapeyron vise des gaz parfaits. Or, en réalité, les vapeurs d’eau sont un gaz réel. La consistance avec la loi de Clapeyron montre que pour des petites variations de T et P le modèle du gaz parfait est pertinent pour décrire le comportement d’un gaz réel.
Merci pour votre attention!
