COMPRESSION des GAZ

compression des gaz

La compression   est une augmentation de pression  soit d'origine mécanique,soit liée à une augmentation de chaleur, ce qui entraîne de toutes façons une diminution de volume

COMPRESSION MECANIQUE des GAZ

L'origine de la pression d'un gaz  provient des chocs inter-moléculaires et elle est en général isotrope (identique quelle que soit la direction)

Une pression extérieure apportée à un gaz est liée à une force appliquée sur une paroi  mobile du contenant.Il y a alors augmentation de la presson (dite compression) liée à une réduction de volume si les autres parois ne sont pas élastiques (exemple d'une chambre de combustion d'un moteur thermique).

Le maxi des pressions créées dans l'industrie est de l'ordre de 1013 Pascals

A l'inverse, la détente est une extension du volume, entraînant diminution de pression.

 

-le coefficient de compression isotherme   reflète la diminution relative de  pression   d'un corps, rapportée à la variation de volume qu'il subit dans le même temps --et ceci à température constante, donc isotherme--

Equation aux dimensions structurelles L-3    symbole h*p  unité S.I.+ le  m-3

h*p (dp / p0.dV)T  où V(m3)= volume et p (Pa)= pressions

 

  COMPRESSION THERMODYNAMIQUE des GAZ

La compression du gaz est ici liée à l'intervention de la température

-le coefficient de compression isochore   reflète la diminution relative de  pression   d'un corps, rapportée à la variation de température qu'il subit dans le même temps --et ceci à volume constant, donc isochore--

Equation aux dimensions structurelles : Θ-1    symbole b    unité S.I.+ le K-1

(dp / p0.dT)V   On a aussi  b = d²F / p.dT.dV   où F(J) est l'énergie libre

 

-la compression

La compression p(Pa) du gaz est

p = B’.R*m.DT       ainsi que   p = h*v.R*.T        et    p = ρ'.cv.T

B’(mol/m3)= densité moléculaire (ou de quantité de matière) volumique

R*m(J/mol-K)= constante molaire (8,314472 J/mol-K)

R*(J/K)= constante de Gay Lussac (8,314 J/K)

c’v(J/kg-K)= capacité thermique massique à volume constant

T(K)= température

ρ‘(kg/m3)= masse volumique

h*v(particules/m3)= densité particulaire volumique

 

-le cas de vapeur saturante

p= F’.expT

pv(Pa)= pression de vapeur saturante (c’est à dire en PHASE de coexistence liquide-gaz)

F'(Pa)= facteur dimensionnel, inverse -entre autres- du rayon des gouttelettes

T(K)= température absolue

Et pour le cas de l'eau >> pv = (T / 100)4 (où T en °C et pv en bar, avec approximation de 1 à 5% entre 100 et 280°C)

 

-le cas de vapeur non saturante

idem un gaz parfait

 

-la loi de Boyle-Mariotte :

(p.V) = (R*.T) ou encore (p.V) =q.(R*m.T) ainsi que (p.V) =m.(c'i.T)  est la loi régissant le cas général des gaz (parfaits)

où p(Pa)= pression, V(m3)= volume, R*(J/K)= constante des gaz , R*m(J/K-mol)= constante molaire, q(mol)= quantité de matière, m(kg)= masse, c'i(J/kg-K)= constante individuelle du gaz , T(K)= température absolue

La loi de Mariotte appliquée à la plongée sous-marine:

Quand un plongeur est sous l'eau (hors apnée) il doit faire appel à une réserve de gaz  en bouteilles, pour respirer .Il doit alors tenir compte de 2 considérations:

--la pression augmente (1 bar tous les 10 mètres) et s'il est par exemple à -70 m., ses poumons subissent 8 bars de pression.Et le volume de l'air qui s'y trouve est 8 fois plus faible qu'en surface.Donc les 6 litres de sa capacité thoracique équivalent à 6x8 = 48 litres d'une capacité thoracique en surface. S'il remonte instantanément, il y a détente de pression et l'air inclus reprend les 48 litres de son volume local, qui n'ont pas le temps d'être expulsés et font éclater les poumons (on appelle cela "la surpression pulmonaire", mais en fait c'est un sur-volume de l'air inclus)

--en outre, comme la température du fond de l'eau est plus basse qu'en surface, le manomètre de lecture affiche une valeur moindre, ce qui donne une indication fausse au plongeur (le coefficient de réduction étant égal au rapport des températures absolues)

SURPRESSION

signifie dépassement de valeur, hors de la plage usuelle de pression prise dans une série de phénomènes usuels dans un milieu.

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