Gabarit formation STI2D

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L’air atmosphérique qui nous entoure est constitué :
- d’air sec,
- de vapeur d’eau généralement invisible,
- de bactéries et poussières (hors étude ici !)
On parle alors d’AIR HUMIDE.
Les évolutions de l’air humide conditionnent la vie animale et végétale : le
bois, le textile, le papier, les matériaux, l’être humain, … subissent
l’influence de l’humidité de l’air. De plus, les propriétés physiques,
dimensionnelles, mécaniques et chimiques de nombreux corps varient en
fonction de l’humidité de l’air avec lequel ils sont en contact.
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DEFINITIONS
CONDITIONS NORMALES DE TEMPÉRATURE ET DE PRESSION : CNTP
Elles sont définies comme suit :
0 = + 273,15 K
P0 = 101325 Pa
MASSE MOLAIRE D’UN CORPS
C’est la masse d’une mole d’un corps
Symbole : M
Unité : g/mol
Relation :
avec
m = masse totale du corps en g
n = nombre de moles en mol
MAIR = 29 g/mol
MEAU = 18 g/mol
M=m/n
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VOLUME MOLAIRE D’UN CORPS
C’est le volume d’une mole de ce corps.
Symbole : Vm
Unité : m3 ou litres/mol
Pour tous les gaz et dans les CNTP :
Vm = 22,4 litres/mol
NOTION DE GAZ PARFAITS
Aucun gaz n’est parfait, l’état parfait est un état que l’on peut concevoir mais
pas réaliser : toutefois les gaz réels se rapprochent d’autant plus de l’état
parfait que leur pression est plus faible et que leur température est éloignée
de leurs conditions de liquéfaction.
Dans les circonstances habituelles, les gaz réels sont très proches de l’état
parfait.
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Tout au long de ce chapitre, nous considérerons
L’air sec,
La vapeur d’eau
et l’air humide
comme des gaz parfaits et répondant donc à l’équation
caractéristique des gaz parfaits :
PxV=mxrxT
ou
PxV=nxRxT
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L’AIR SEC
La composition de l’air fut déterminée, pour la première fois, en 1774 par le
chimiste français LAVOISIER.
Il trouva que l’air contenait en volume :
• 4/5ième d’un gaz n’entretenant pas la vie animale et qu’il nomma « AZOTE »
• 1/5ième d’un gaz qui rallumait une bougie dont la mèche ne présentait plus
qu’un point rouge et qui activait les fonctions vitales d’un oiseau : il nomma
ce gaz « air éminemment respirable », puis « air vital » et enfin
« OXYGÈNE »
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Des mesures très précises effectuées par le physicien français Georges
CLAUDE ont montré que l’air sec était, en fait, composé de :(proportions
volumiques)
20,99 % de dioxygène O2
78,03 % de diazote N2
0,03 % de dioxyde de carbone CO2
0,95 % de gaz rares (argon, néon, hélium, krypton, hydrogène, xénon,
ozone, radon)
L’air sec ne contient pas la moindre trace d’humidité !
Dans l’étude des traitements artificiels que l’on fera subir à l’air atmosphérique, la
masse d’air sec sera pris en référence car elle est, par définition, invariable.
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LA VAPEUR D’EAU
L’air atmosphérique contient une quantité non négligeable de
vapeur d’eau, variable selon la température de l’air.
La connaissance de sa masse ou de sa pression partielle
permettra de définir la quantité d’H2O qu’il faudra enlever ou
rajouter à l’ambiance afin d’atteindre les conditions souhaitées.
Généralement invisible, cette vapeur d’eau peut se retrouver
sous forme liquide (condensation) voire sous forme solide
dans certaines conditions extrêmes de température obtenues,
mais non souhaitées, lors de traitements divers.
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Pour représenter graphiquement l’état de l’air et ses évolutions dans
le système de climatisation, on utilise les diagrammes de l’air
humide ou Diagrammes psychrométriques.
Ils permettent également de reproduire graphiquement les évolutions
de l’air au cours d’un cycle de réfrigération, de chauffage,
d’humidification… ou bien, au cours d’un cycle complet de
climatisation qui comprend toutes les opérations élémentaires.
Ils sont donc d’un usage courant en réfrigération, climatisation et
chauffage industriel.
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Les différents diagrammes sont établis :
• pour une masse de 1 kg d’air sec associé à une masse d’eau variable.
Les valeurs des caractéristiques de l’air humide sont rapportées à la quantité
d’air humide contenant 1 kg d’air sec.
• pour une pression atmosphérique constante égale à 101325 Pa (Altitude 0).
Les diagrammes établis pour une pression de 101325 Pa sont utilisables jusqu’à
une altitude de 500 m.
ASHRAE :
COSTIC :
American Society of Heating, Refrigering and Air conditionning Engineer
Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques
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