Thermos impossible à ouvrir!

[Bastien L.]

Bonjour!


Vous avez probablement déjà utilisé un "thermos", et peut-être avez-vous fait cette observation: on verse un liquide très chaud, on ferme hermétiquement (en vissant) mais sans forcer du tout, et, des heures après, impossible d'ouvrir; on croirait que la personne qui a fermé a forcé autant qu'elle a pu!

Je soupçonne évidemment que cela est dû à une dépression qui s'est faîte dans le récipient hermétique.

Connaissant la loi des gaz des gaz parfaits (du moins, croyant la connaître; arrêtez-moi si je me trompe), qui s'énonce ainsi (avec les notations habituelles):


,

je suis tenté de penser qu'il y a eu de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans le récipient, la pression étant (si les autres paramètres ne varient pas) proportionnelle à la quantité de matière. Mais mon père pense que c'est improbable et que ce serait plutôt une diminution de la température qui serait responsable de la diminution de la pression.

Qu'en pensez-vous? Merci!

[Dominique Lefebvre]

Bonjour,

C'est une histoire de pression partielle de vapeur d'eau dans l'enceinte du thermos et de pression de vapeur saturante.

Précisons tout de suite que la pression de vapeur saturante ne dépend que de la température.
Quand tu remplis (pas complètement!) ton thermos d'eau en ébullition ou presque, la pression partielle de vapeur d'eau (PPVE) est sensiblement équivalente à la pression de vapeur saturante (PVS). Tu fermes l'enceinte et donc le système est considéré comme isolé.
Lorsque la température diminue (il n'est donc pas si isolé que cela..), la PVS diminue. Et lorsque la PPVE est supérieure à la PVS, alors la vapeur d'eau condense. La PPVE diminue donc. Et comme le thermos est une enceinte rigide, le volume ne peut pas diminuer; et donc la pression totale du gaz au dessus du liquide diminue.
Tu peux d'ailleurs faire l'expérience de mettre ton liquide très chaud dans une bouteille souple (une bouteille de coca en PET par exemple), sans la remplir. Tu la verras se déformer lorsque la température diminue...

Note bien que la quantité de matière ne varie pas, nous sommes dans un système fermé (à peu près fermé).

Ton père a raison...

[Bastien L.]

Bonjour, merci pour la réponse,


Je ne comprends pas tout: tu dis qu'il y a à la fois une diminution de la température et de la condensation (donc une diminution de la quantité de matière à l'état gazeux) ?

[Dominique Lefebvre]

Bonjour, merci pour la réponse,


Je ne comprends pas tout: tu dis qu'il y a à la fois une diminution de la température et de la condensation (donc une diminution de la quantité de matière à l'état gazeux) ?

Il n'y a pas de diminution de la quantité de matière du système!! La condensation est un changement de phase, pas une diminution de quantité de matière...

[Bastien L.]

Si l'on s'intéresse au gaz, une condensation implique une diminution de la quantité (de gaz), non? Considérant qu'une goutte de plus ou de moins dans le liquide donne une variation négligeable du volume du liquide, et donc une variation négligeable du volume occupé par la vapeur, on a, pour ce qui est du gaz contenu dans le thermos, constant et qui diminue, non?

[Dominique Lefebvre]

Hum... Je t'invite à réfléchir à plusieurs points :

- les conditions de validité de la loi des gaz parfaits : elle est applicable si et seulement si les particules constituantes du gaz "parfait" ne sont pas en interaction. C'est bien entendu tout à fait faux à l'interface gaz-liquide ou dans un gaz à la limite de la condensation! Sinon, il n'y aurait pas de condensation ou d'évaporation...

- le système considéré, le thermos, n'est pas constitué d'un gaz parfait isolé, loin de là, puisqu'il existe une phase liquide en équilibre dynamique avec la phase vapeur!

- si tu voulais utiliser la loi des gaz parfaits, il faudrait que tu considères comme système fermé uniquement la phase gazeuse éloignée de l'interface. Mais dans ce cas, comme tu le notes, n ne serait plus constant et donc ton équation d'état serait fausse!

Bref, réfléchis et n'oublie pas de bien considérer le système dont on parle. Et aussi, rappelle toi qu'en physique comme en math, avant d'appliquer une loi (resp. un théorème) on vérifie que le système sur lequel on veut appliquer ladite loi répond bien aux conditions de validité de cette loi (resp. théorème) ...

[XXXXXnolwennXXXXX]

J'ai ce problèmes avec mes thermos, comment faites vous pour les ouvrir? a part avec le force brut que je n'est pas.
mercis pour votre réponse car je ne savais plus ou aller car je n'est trouver aucun sujets pour mon problèmes.

[nodjim]

A Dominique Lefebvre: Qu'entends tu par la distinction PVS et PPVE ? Je ne connais pas ces t(h)ermes.

[Sa Majesté]

Vous êtes sur un fil de 2009 les p'tits loups !