Propriétés Volumiques des Fluides

L’application du principe de conservation de l’énergie à un système d’intérêt exige une connaissance des propriétés du système et de la façon dont ces propriétés se rapportent. Par conséquent, les relations entre les propriétés sont particulièrement pertinentes pour la thermodynamique et l’ingénierie. L’état d’un système fermé à l’équilibre est décrit par les valeurs de ses propriétés thermodynamiques. De l’observation de nombreux systèmes, il est connu que toutes ces propriétés ne sont pas indépendantes les unes des autres, et l’état ne peut être déterminé qu’en donnant les valeurs des propriétés qui sont indépendantes. Les valeurs de toutes les autres propriétés thermodynamiques peuvent être déterminées après la spécifiée de ce sous-ensemble indépendant.

Pour la plupart des applications d’ingénierie, nous nous intéressons au comportement des propriétés intensives et étendues des systèmes. Les systèmes des substances les plus courantes, comme l’eau, l’air ou un mélange uniforme de gaz non réactifs, sont particulièrement intéressants. Ces systèmes sont appelés systèmes compressibles simples. L’expérience montre que le modèle de système compressible simple est utile dans un large éventail d’applications d’ingénierie.

Par exemple, dans le cas d’un gaz, la température et d’autres biens intensifs, tels que le volume spécifique, pourraient être sélectionnés comme les deux propriétés indépendantes. Le principe de l’État stipule alors que la pression, l’énergie interne spécifique et toutes les autres propriétés intensives pertinentes pourraient être déterminées en tant que fonctions de T et v : p = p(T, v), u = u(T, v), etc. Les relations fonctionnelles entre les propriétés seraient développées à l’aide de données expérimentales et dépendraient de l’identité chimique des substances qui composent le système.

Par conséquent, pour une quantité donnée de substance contenue dans un système, la température, le volume et la pression ne sont pas des quantités indépendantes, mais sont reliés par un rapport de la manière générale

F (p, V, T) = 0

L’équation utilisée pour modéliser cette relation est appelée l’équation d’état.

Lecture supplémentaire sur l’équation d’état.

Substances pures

Cette section fait référence aux propriétés thermodynamiques de systèmes compressibles simples composés de substances pures. Une substance pure est une substance de composition chimique uniforme et immuable.

S’il vous plaît regarder la vidéo ci-dessous. Vidéo PVT

Cette vidéo traite des propriétés des substances compressibles pures et simples et des relations entre les propriétés de pression, le volume spécifique et la température. De l’expérience, nous apprendrons que la température et le volume spécifiques peuvent être considérés comme indépendants, et la pression déterminée en fonction de ces deux : p = p (T, v). Le graphique d’une telle fonction est une surface, la surface p-v-T.

Auto-évaluation

Une fois que vous avez vu la vidéo complète, vous pouvez être intéressé à vérifier si les concepts principaux sont clairs. Voici quelques questionnaires d’auto-évaluation. Si vous voulez vous souvenir de certains aspects spécifiques, vous pouvez regarder la vidéo coupée pour chaque niveau du questionnaire.

Vidéo Sections 1, 2, 3

Questionnaire Niveau 1

Vidéo Sections 4, 5, 6

Questionnaire Niveau 2

Vidéo Sections 7, 8

Questionnaire Niveau 3

Vous êtes intéressé à lire plus calmement les concepts développés dans la vidéo ?

S’il vous plaît ouvrir ce qui suit e-book

Systèmes multi-composants (Mélanges)

Cependant, bon nombre des applications de la thermodynamique à l’ingénierie sont faites dans des systèmes où les gaz ou les liquides multi-composants connaissent des changements dans leur composition à la suite des processus de mélange ou de la séparation, en transférant des espèces d’une phase à l’autre, ou par une réaction chimique. Les propriétés de ces systèmes dépendent de la composition ainsi que de la température et de la pression.

Lorsqu’un équilibre entre les phases liquide et gazière (ou vapeur) est établi dans ces systèmes à composants multiples, l’équilibre dit de liquide vapeur est discuté.

Lecture supplémentaire sur l’équilibre liquide à vapeur.