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Relation pression - température et chaleur latente - modèle "Cocotte"

3 Relation pression - température d'ébullition

Conditions initiales: couvercle fermé, 2.5 kg d'eau dans la cocotte, soupape réglée à 2.0 bar a.

3.1 Enlever la soupape. Régler la puissance de chauffe sur 5 kW. A l'ébullition, réduire la chauffe à 1 kW. Controler le dégazage complet de l'air. 

3.2 Remettre la soupape et relever pression et température toutes les 30 secondes jusqu'à reprise du dégazage par la soupape.

3.3 Tracer alors log P en fonction de log θ avec des échelles adaptées, soit [0 - 0.3] sur l'axe oy et [2 - 2.1] sur l'axe ox. En déduire les coefficients θ0 et n de la relation P=(θ/θ0)n.

4 Détermination de la chaleur latente de vaporisation

Proposer une méthode pour déterminer la chaleur latente de vaporisation de l'eau à différentes températures. Réaliser les mesures correspondantes et montrer qu'elle suit, pour le modèle, la relation Lv(θ)=2535-2.9×θ kJ.kg-1.

5 Etude sous vide de la cocotte

Conditions initiales: casse-vide neutralisé.

Mettre la cocotte à l'ébullition et controler le dégazage complet de l'air. Arrêter alors la chauffe et régler la puissance de refroidissement à 4 kW. Relever pression et température toutes les 30s jusqu'à ce que la température tombe en dessous de 30°C. 

Données pour l'eau et sa vapeur

  • Capacité thermique à pression constante cp=4.18 kJ.kg-1.°C-1,
  • Chaleur latente de vaporisation Lv(θ)=2535-2.9×θ en kJ.kg-1 d'eau, avec θ température de changement d'état en °C,
  • Corrélation de Duperray: P=(θ/100)4, P en atmosphère, pour 100°C<θ<200°C,
  • Corrélation de Rankine: ln(P)=13.7-5120/(θ+273.15), P en atmosphère, pour 5°C<θ<140°C.