A vous les physiciens - Page 1

J'ai toujours entendu dire, comme tout le monde, que l'eau bout à 100° celcius au niveau de la mer. Mais quand l'eau s'évapore, peut-on parler de vapeur ? Quelle est la différence entre l'eau qui va s'évaporer d'un verre en quelques jours si je le laisse dans une pièce, et l'eau qui sort de ma bouilloire ? (mylife : je me pose cette question parce que je bosse sur des chauffages avec des histoires de condensations et autres que je maitrise pas très bien en fait...)

ben y'en a aucune.

C'est des molécules H2O qui se baladent à toute vitesse en rebondissant sur leurs copines et sur les murs

juste que quand t'en fais bouillir t'en produis plus en moins de temps.

le résultat est le même: quand t'as une zone froide ça se condense dessus et ça fait des gouttes.

Y a quand même deux différences : d'abord la vapeur d'eau qui sort de la bouilloire est pure (H2O gazeux) alors que dans le cas du verre c'est majoritairement de l'air. Ensuite dans ta bouilloire les bulles de vapeur d'eau se forment à l'intérieur de l'eau (proportionnellement à l'énergie que fournit la bouilloire), alors que le verre ne s'évapore qu'à la surface de contact avec l'air pour maintenir un taux d'humidité constant (et donc la vitesse d'évaporation est proportionnelle au flux d'air).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pression_de_vapeur_saturante#Pression_de_vapeur_saturante_de_l.27eau_dans_l.27air

Alors pourquoi dit-on que l'eau bout à 100° ? Un métal est vaporisé à une température donnée, il ne l'est pas avant, pourquoi l'eau peut-elle se vaporiser à une température inférieure à sa température de vaporisation ? C'est ça que je comprends pas en fait

(cross) Ok merci. C'est un phénomène qui ne se produirait donc pas si mon verre était au contact d'un gaz ne supportant pas l'absorbtion d'humidité ?

Tiens, je me suis toujours posé la même question que Martial (avec en plus la grande question : pourquoi est-ce que l'eau de ma casserole, qui est dans les 60°, s'évapore avant d'avoir atteint les 100° ?)

parce la pression de vapeur saturante (celle d'équilibre) doit augmenter avec la température

par contre, à 100 degrés, c'est les molécules d'eau liquide qui passent en vapeur, c'est plus un équilibre.

doit y'avoir un truc comme, à 100° la pression d'équilibre devient égale à la pression atmo ou un truc comme ça

la thermo sux

Non, la thermodynamique !


mais qu'est-ce que j'ai ce soir avec mes blagalavince

Folco (./4) :
(cross) Ok merci. C'est un phénomène qui ne se produirait donc pas si mon verre était au contact d'un gaz ne supportant pas l'absorbtion d'humidité ?

Je crois pas que ça existe, en tout cas pour les gaz parfaits
La pression de vapeur saturante ne dépend que de la température, donc en fait si ta pression ambiante est de 1 atm, tu auras toujours 20% de vapeur d'eau au contact du gaz avec une eau à 60°.

Nil (./5) :
Tiens, je me suis toujours posé la même question que Martial (avec en plus la grande question : pourquoi est-ce que l'eau de ma casserole, qui est dans les 60°, s'évapore avant d'avoir atteint les 100° ?)

Ben parce que tu as une couche d'air avec 20% de vapeur d'eau qui est chaude, donc qui monte, donc tu as de l'air froid et sec qui redescend, donc il y a plus d'eau qui s'évapore pour rétablir le taux d'humidité, etc... Si tu mettais un couvercle chaud juste au-dessus de l'interface air-eau en principe tu aurais pas d'évaporation ou de condensation.

Folco (./7) :
mais qu'est-ce que j'ai ce soir avec mes blagalavince

même lui ferait mieux

L'ébullition et l'évaporation de l'eau sont deux mécanismes différents qui donnent un même résultat.

Dans l'ébullition l'eau est portée à une température élevée ce qui provoque la rupture des liaisons faibles intermoléculaires en apportant de l'énergie calorifique aux molécules (elles s'agitent plus et arrivent donc à échapper à l'attraction de leurs copines).

Dans l'évaporation il s'agit d'un phénomène spontané qui agit même à température ambiante. Les molécules d'eau se trouvant au niveau de l'interface liquide-gaz sont "entraînées" dans la phase gazeuse (l'air). Je pourrais parler de tension superficielle mais j'ai pas envie, cette explication devrait être suffisante

Euh, oui, ça sera déjà pas mal, merci d'avoir participé

Pourquoi a-t-elle besoin d'énergie pour s'évaporer ? (ie "Pourquoi j'ai froid quand je sors de l'eau ?")

parce que les molécules de gaz s'agitent plus que les molécules du liquide?

Pollux (./8) :
Ben parce que tu as une couche d'air avec 20% de vapeur d'eau qui est chaude, donc qui monte, donc tu as de l'air froid et sec qui redescend, donc il y a plus d'eau qui s'évapore pour rétablir le taux d'humidité, etc.

Voilà, et le phénomène complémentaire c'est que dès que ton air chaud et humide monte il se refroidit, donc la pression de vapeur saturante dedans baisse et comme il était déjà saturé d'humidité ça provoque de la condensation (c'est ça qui rend la « vapeur » visible, en fait ce sont de toutes petites goutelettes d'eau liquide qu'on voit, comme du brouillard, et non de la vapeur). D'ailleurs ce brouillard blanc n'apparaît pas immédiatement au contact de l'eau mais un peu plus haut.
Et quand l'air saturé arrive en contact avec une surface beaucoup plus froide comme le plafond ou une vitre, là ça condense à mort, d'où buée (voire grosses gouttes d'eau, genre au plafond au-dessus de la casserole).

Un truc marrant c'est que ce phénomène de pression partielle existe aussi quand la température est négative, c'est comme ça que les glaçons s'évaporent peu à peu si on les laisse trop longtemps au congélateur par exemple (c'est pas très rapide mais ça se produit, je sais pas si vous l'avez déjà remarqué ^^) et qu'inversement du givre (condensation de vapeur directement à l'état solide) se forme sur les surfaces les plus froides (typiquement les parties métalliques). C'est en fait le même mécanisme que la casserole d'eau chaude qui perd son eau et génère de la buée sur les vitres ^^.

./12 > non l'agitation moléculaire c'est synonyme (enfin grosso modo) de température, et là la température n'augmente pas (elle diminue même), je pense que ça absorbe simplement l'énergie nécessaire pour casser les liaisons intermoléculaires qui maintiennent l'état liquide...

Ben avec tout ça j'ai enfin la réponse à ma question métaphysique, je me coucherai moins con ce soir, merci

Titane (./11) :
Pourquoi a-t-elle besoin d'énergie pour s'évaporer ? (ie "Pourquoi j'ai froid quand je sors de l'eau ?")

Parce que l'état liquide est plus stable que l'état gazeux. Les molécules selon la thermodynamique ont tendance à rester à l'état de plus faible énergie, donc l'état le plus stable. Pour que l'eau s'évapore il faut lui fournir de l'énergie (calorifique).

Et si t'as froid quand tu sors de l'eau c'est parce que l'eau en s'évaporant "emporte" une partie de l'énergie calorifique avec elle, qu'elle a prélevé sur ta peau.

roh la connasse quand même, tout ça sans te demander ton avis je rêve

(d'ou l'idée de prendre une douche froide)

(ou une douche brulante quand t'es en sueur)

Nhut (./16) :
Parce que l'état liquide est plus stable que l'état gazeux. Les molécules selon la thermodynamique ont tendance à rester à l'état de plus faible énergie, donc l'état le plus stable.

Sauf que dans le cas présent, elles ont tendance à vouloir s'évaporer (donc elles restent pas à l'état de plus faible énergie).

squalyl (./18) :
(d'ou l'idée de prendre une douche froide)

......mais elles ont besoin d'encore plus d'énergie pour s'évaporer, non ?

Titane (./19) :
Sauf que dans le cas présent, elles ont tendance à vouloir s'évaporer (donc elles restent pas à l'état de plus faible énergie).

"Elles ont tendance à rester à l'état liquide" ne signifie pas qu'elles restent toutes à l'état liquide Certaines passent à l'état gazeux. Mais pas beaucoup, par rapport à l'immense masse qui reste liquide.

Titane (./19) :
.....mais elles ont besoin d'encore plus d'énergie pour s'évaporer, non ?

L'évaporation ne demande pas énormément d'énergie, elle se fait à température ambiante (20°), et même en-dessous. Elle accélère juste s'il y a de la chaleur. (et si l'air environnant n'est pas saturé en vapeur d'eau)

Je ne vois pas vraiment ça comme le fait que l'eau « veuille » s'évaporer, c'est plutôt l'air qui est trop sec et qui « veut » absorber de l'eau... (sans air il n'y aurait pas d'évaporation)

Sinon je ne pense pas, l'énergie d'évaporation est toujours la même... par contre si l'eau est déjà froide avant l'évaporation ça fait d'autant plus de perte de chaleur pour toi, je suppose

Sally (./21) :
Je ne vois pas vraiment ça comme le fait que l'eau « veuille » s'évaporer, c'est plutôt l'air qui est trop sec et qui « veut » absorber de l'eau... (sans air il n'y aurait pas d'évaporation)

Chuis pas trop d'accord, je dirais plutôt que l'eau veut toujours s'évaporer spontanément (l'air est "presque" du vide et la nature a horreur du vide), seulement une fois que l'air environnant est saturé en vapeur d'eau il commence à y avoir de la condensation (y a tellement de molécules d'eau dans l'air qu'elles commencent à former des goutelettes qui retombent dans le liquide).

Donc c'est plus un équilibre permanent qu'un simple "j'ai plus soif" (d'ailleurs tu vois bien ce qui se passerait si d'un coup de baguette magique on transformait l'H2O liquide en H'2O sans toucher à l'H2O gazeux : j'imagine que l'air continuerait à absorber du H'2O tout en faisant condenser du H2O en quantité égale)

Sally (./21) :
Sinon je ne pense pas, l'énergie d'évaporation est toujours la même... par contre si l'eau est déjà froide avant l'évaporation ça fait d'autant plus de perte de chaleur pour toi, je suppose

Et comme l'eau froide s'évapore beaucoup moins...

Oui enfin la température de l'eau me semble être un facteur assez négligeable pour l'évaporation en l'occurrence : dans tous les cas l'essentiel de l'eau qui est sur toi en tombe avant de s'évaporer, il n'en reste qu'une couche très fine, et ton corps est chaud donc elle reste pas froide longtemps.

En fait si elle est froide elle va sans doute te piquer plus de chaleur au total que si elle est chaude mais la différence est sans doute assez négligeable une fois que tu es sorti de l'eau. Bon et inversement l'évaporation va prendre légèrement plus longtemps si l'eau est froide au départ, donc ça te laisse plus de temps pour prendre une serviette et essuyer l'eau avant évaporation...

Le facteur principal est plutôt la mobilité de l'air (et son taux d'humidité), si tu prends une douche chaude dans ta salle de bains fermée, tu vas pas avoir très froid en sortant parce que l'air est statique (et humide si tu es resté longtemps sous la douche ^^), si tu sors de la mer froide sur une plage en plein vent, tu vas cailler...

Sinon c'est vrai que, à air égal, tu as moins froid si tu sors d'une eau froide que si tu sors d'une eau chaude, mais je pense que c'est juste comparatif : la perte de chaleur due à l'évaporation de l'eau est super faible par rapport à celle due au fait d'être immergé dans l'eau froide, ta régulation thermique est déjà à fond en mode chauffage quand tu sors, donc tu as chaud très rapidement ; inversement, si tu es dans l'eau chaude tu passes d'une quasi absence de dissipation de chaleur à une perte assez rapide, donc sensation de froid très nette...

Nhut (./20) :
"Elles ont tendance à rester à l'état liquide" ne signifie pas qu'elles restent toutes à l'état liquide Certaines passent à l'état gazeux. Mais pas beaucoup, par rapport à l'immense masse qui reste liquide.

Donc "pas beaucoup d'eau qui s'évapore" me fait vachement froid quand même.
Donc chaque goutte consomme beaucoup d'énergie ?

Sally (./21) :
Je ne vois pas vraiment ça comme le fait que l'eau « veuille » s'évaporer, c'est plutôt l'air qui est trop sec et qui « veut » absorber de l'eau... (sans air il n'y aurait pas d'évaporation)

L'air est un enfoiré. Il pourrait fournir l'énergie à l'eau pour qu'elle s'évapore au lieu de la forcer à me la prendre

Pollux (./22) :
H2O liquide en H'2O

C'est quoi la différence ?

Sally (./23) :
l'évaporation va prendre légèrement plus longtemps si l'eau est froide au départ, donc ça te laisse plus de temps pour prendre une serviette et essuyer l'eau avant évaporation...

...donc l'évaporation consomme plus d'énergie que le réxhauffement de l'eau.
Y'a une norme ? On peut connaître le nb de joule en fonction de la masse d'eau, de la température de tu taux de calcaire de l'eau ?

pour l'évaporation : http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latente
2256 joules par gramme (= millilitre, enfin ça dépend de la température mais approx.) donc apparemment. Je ne pense pas que ça dépende beaucoup des minéraux dissous dans l'eau, mais je me trompe peut-être.

pour le réchauffement : ça dépend combien tu la réchauffes (sans blague ). Mais http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacité_thermique_massique
donc 4186 joules par *kilo*gramme (= litre) et par degré, donc oui c'est beaucoup plus faible, en fait même si tu amènes carrément l'eau de 0 à 100 degrés ça ne fait que 418,6 joules par gramme soit cinq fois moins que l'énergie nécessaire pour la vaporiser...

Titane (./24) :

Nhut (./20) :
"Elles ont tendance à rester à l'état liquide" ne signifie pas qu'elles restent toutes à l'état liquide Certaines passent à l'état gazeux. Mais pas beaucoup, par rapport à l'immense masse qui reste liquide.

Donc "pas beaucoup d'eau qui s'évapore" me fait vachement froid quand même.Donc chaque goutte consomme beaucoup d'énergie ?

à 30°C, 1 goutte d'eau qui s'évapore = 20 gouttes d'eau glaciales
(heureusement ça s'évapore pas aussi vite que l'eau glaciale ne se réchauffe...)

L'air est un enfoiré. Il pourrait fournir l'énergie à l'eau pour qu'elle s'évapore au lieu de la forcer à me la prendre

C'est pas de la faute de l'air

Titane (./24) :

Pollux (./22) :
H2O liquide en H'2O

C'est quoi la différence ?

(pff, c'était en spoiler pour pas qu'on me pose la question )
C'est juste que si tu imagines qu'il y a deux espèces différentes de molécules d'eau (là j'ai imaginé qu'il y avait un atome d'hydrogène H' différent du vrai H, mais c'est pas du tout une notation standard), le fait que l'air soit saturé en humidité d'une seule espèce n'empêche pas l'autre espèce de s'évaporer. Et le taux d'humidité ne changera pas parce que la vapeur se condense en permanence, ce qui compense l'évaporation et maintient l'humidité relative à exactement 100%.

Sally (./23) :
l'évaporation va prendre légèrement plus longtemps si l'eau est froide au départ, donc ça te laisse plus de temps pour prendre une serviette et essuyer l'eau avant évaporation...

...donc l'évaporation consomme plus d'énergie que le réxhauffement de l'eau.
Y'a une norme ? On peut connaître le nb de joule en fonction de la masse d'eau, de la température de tu taux de calcaire de l'eau ?

http://en.wikipedia.org/wiki/Latent_heat#Table_of_latent_heats
=> 2500 J pour évaporer un gramme d'eau
http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_heat_capacity#Table_of_specific_heat_capacities
=> 4.2 J pour chauffer un gramme d'eau d'1°C

Donc faire évaporer l'eau ça correspondrait à la chauffer de 600°C environ

pwned et puis je poste des liens en français, moi

"pwned", alors que t'as fait un edit pas-furtif pour rajouter des trucs ?

je faisais référence juste aux liens wikipedia, pas à la totalité du post ^^ (vu que le tien est clairement plus développé )
ils étaient déjà là (et les valeurs associées) avant l'édit (mais certes je suis rétro-pwned pour le commentaire que l'évaporation consomme cinq fois plus d'énergie que le chauffage de 0 à 100, que j'ai ajouté alors que tu avais déjà posté (enfin tu dis 6 mais on n'a pas exactement les mêmes valeurs ))

Nhut (./16) :
Et si t'as froid quand tu sors de l'eau c'est parce que l'eau en s'évaporant "emporte" une partie de l'énergie calorifique avec elle, qu'elle a prélevé sur ta peau.

Je crois que ce qui joue vraiment, c'est quand même qu'à température constante, y'a vachement plus d'échanges calorifiques entre coprs-eau que coprs-air (en clair: t'as plus vite froid dans de l'eau à 18° que de l'air a 18°, ça va demande plus d'énergie au corps pour se maintenir ), et que l'eau sur le corps est très vite refroidie elle par l'air..