Vaporisation et condensation

s Puisque tu as réponse à tout, j'ai encore une autre question : est-il plus facile de faire fondre de la glace ou d'évaporer de l'eau ?

Le phénomène physique

s Tout d'abord, nous allons décrire le phénomène physique de la transformation de l'eau en vapeur. J'espère que tu as déjà pratiqué l'expérience précédente sur la fusion de la glace. Là encore, elle se déroule en deux temps :

  • d'abord, élévation de la température de l'eau jusqu'à 100°C
  • puis vaporisation de l'eau en vapeur, en restant à 100°C

s L'eau ne peut donc pas se réchauffer et s'évaporer en même temps !

s Le même phénomène physique existe dans l'autre sens et quand on refroidit de la vapeur, elle se transforme en eau, également en deux étapes :

  • d'abord, baisse de la température de la vapeur jusqu'à 100°C
  • puis condensation de la vapeur en eau, en restant à 100°C

L'animation

s L'expérience de cette animation est sur le même principe que l'animation précédente. Il faut trouver le bon réglage de la minuterie puis mettre le brûleur en marche. Pour gagner, toute l'eau doit être évaporée, pile au moment de l'arrêt de la minuterie.

s Il ne faut pas être pressé dans ce jeu… Cela prend du temps pour faire évaporer toute l'eau du verre.

s Lorsque le brûleur s'arrête, tu peux laisser le système se refroidir lentement et tu pourras observer le phénomène de condensation.

Puissance de chauffe

s Le brûleur de l'animation a une puissance efficace de chauffe de 1000 W ou 1000 joules par secondes.

s Il chauffe bien et il ne faut pas y mettre les doigts.

Capacité calorifique de l'eau

s Combien dois-je donner d'énergie à un gramme d'eau pour le chauffer de 1 degré Kelvin ? La capacité calorifique de l'eau est de 4,19 joules par gramme et par Kelvin. Pour simplifier, nous ne prendrons pas en compte le récipient en verre qui a également une capacité.

s Merci de me simplifier le travail, car ce n'est vraiment pas facile comme expérience.

Chaleur latente de vaporisation

s Combien dois-je donner d'énergie à un gramme d'eau bouillante pour qu'elle se transforme en vapeur ? La chaleur latente de vaporisation de l'eau est de 2260 joules par gramme.

Estimation du temps de vaporisation

s Voici maintenant les deux indices pour t'aider à trouver :

  • il faut une minute pour que 143 g d'eau se réchauffent de 100 K° avec 1000 W
  • il faut une minute pour vaporiser 27 g d'eau bouillante avec 1000 W

Solution du calcul du temps de vaporation

s Et pour trouver la solution à tous les coups, quelle est la formule magique ?

  • Chauffage de l'eau jusqu'à 100°C (joule) = Ecart de température (Kelvin) × Masse de l'eau (g) × Capacité calorifique de l'eau (4,19 J/g/K)
  • Transformation de l'eau en vapeur (joule) = Masse de l'eau (g) × Chaleur latente d'évaporation (2260 J/g)
  • Chaleur pour faire évaporer l'eau (joule) = Chauffage de l'eau jusqu'à 100°C (joule) + Transformation de l'eau en vapeur (joule)
  • Temps pour faire évaporer l'eau (minute) = Chaleur pour faire évaporer l'eau (joule) / Puissance de chauffe (1000 watts) / 60 (secondes/minute)