pertes thermiques

Pages: 34 (8415 mots) Publié le: 11 juin 2014
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BILANS ÉNERGÉTIQUES

I/ GRANDEURS THERMODYNAMIQUES UTILISÉES
1/ Chaleurs massiques ou molaires
En génie chimique on utilise surtout la chaleur massique cp (molaire Cp) à
pression constante qui représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever de
1°C une unité de masse (une mole) d'un corps pur sous une pression constante.
Elles s'expriment en J.kg-1.K-1 (J.mol-1.K-1) dans lesystème légal. Plus couramment
on trouve les unités kJ.kg-1.K-1 (kJ.mol-1.K-1).
L'utilisation des calories ou kilocalories est encore rencontrée dans des tables
ou des abaques anciens. On a donc par exemple les unités suivantes: cal.kg-1.K-1 et
kcal.mol-1.K-1. On rappelle l'équivalence: 1 cal = 4,18 J.
La chaleur massique dépend de la température et de l'état physique du corps
pur. Lavariation suivant la température est souvent négligée; on utilise alors des
valeurs moyennes valables sur des intervalles de température.
exemple de l'eau:

eauliq (20°C)
eauliq (80°C)
eauvap (120°C)
eauvap (200°C)

4,18 kJ.kg-1.K-1
4,30 kJ.kg-1.K-1
2,01 kJ.kg-1.K-1
1,98 kJ.kg-1.K-1

2/ Chaleurs latentes (ou enthalpies) de changement d'état
La chaleur latente massique d'un changement d'étatl (molaire L) représente
la quantité de chaleur nécessaire pour permettre le changement d'état d'une unité de
masse (une mole) d'un corps pur d'une substance sous une pression constante.
Elles s'expriment en J.kg-1 (J.mol-1) dans le système légal. Plus couramment on
trouve les unités kJ.kg-1 (kJ.mol-1).
Suivant la convention thermodynamique, les chaleurs latentes de changement
d'état sontpositives si on doit fournir de l'énergie à un corps ou négatives si le corps
libère de l'énergie.
La condensation est une opération qui correspond à une libération de chaleur
par la vapeur qui se condense. La vaporisation est une opération qui exige une
fourniture d'énergie au liquide. Donc les chaleurs latentes de vaporisation sont
positives et les chaleurs latentes de condensation sontnégatives. La vaporisation et
la condensation constituent des opérations inverses: les chaleurs latentes sont donc
égales en valeur absolue pour les transformations de vaporisation et de
condensation.

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Les chaleurs latentes sont donc égales en valeur absolue pour les
transformations suivantes: vaporisation et condensation (liquéfaction), fusion et
solidification, sublimation et condensation.Les chaleurs latentes de changement d'état dépendent de la température. Il
est donc nécessaire de spécifier la température. Une relation empirique (loi de
Regnault) permet de calculer la chaleur latente de vaporisation de l'eau lv entre 100
et 200 °C.
lv (θ) = 2535 - 2,9 . θ

avec lv en kJ.kg-1 et θ en °C.

Dans le cas d'un mélange de corps purs, on admet souvent que les enthalpies
devaporisation des corps purs sont identiques dans le cas de liquides purs et dans
le cas de mélanges: ceci revient donc à prendre pour enthalpie de vaporisation du
mélange la moyenne pondérée des enthalpies de vaporisation des liquides purs.
3/ Enthalpie d'un corps pur
On définit en génie chimique l'enthalpie massique h (molaire) de 1 kg (1 mole)
d'un corps pur sous la pression P à latempérature θ comme étant la quantité de
chaleur nécessaire pour porter 1 kg (1 mole) dans les conditions (P,θ) à partir d'un
état de référence caractérisé par une température de référence θ0 , par une même
pression P et par un état physique donné.
Une application de cette notion consiste à tracer un diagramme enthalpique
exprimant l'enthalpie de l'eau bouillante et l'enthalpie de la vapeur d'eausaturante en
fonction de la température (chaque température correspond bien sûr à une pression
déterminée). La référence choisie arbitrairement est l'eau à l'état liquide à 0 °C.

DIAGRAMME ENTHALPIQUE DE L'EAU
3000

enthalpie (kJ/kg)

2500
2000

vapeur saturante

1500

eau bouillante

1000
500
0
0

50

100

150

200

250

température (°C)

300

350

400

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