Liquide saturé vs liquide sous-refroidi : 3 faits critiques

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Liquide saturé VS liquide sous-refroidi : besoin de connaître les faits essentiels

Liquide saturé et le liquide sous-refroidi sont les différentes étapes du processus de changement de phase d'un liquide pur. Les phases principales d'une substance pure sont le solide, le liquide et le gaz.

Liquide sous-refroidi fait référence à la phase d'une substance où elle existe sous forme liquide à une température inférieure à son point d'ébullition à la pression du système. Les liquide saturé est un liquide sur le point de se vaporiser, c'est-à-dire que toute baisse de pression sans changement de température le fait bouillir.

Liquide saturé vs liquide sous-refroidi

Crédit d'image: Liquide saturé Vs Liquide sous-refroidi https://s3.studentvip.com.au/notes/11438-

Tout liquide, que ce soit sous sa forme pure ou dans un mélange exerce une pression spécifique sur la surface du liquide à une température particulière, qui est appelée la pression de vapeur de la substance à cette température. Si la température du liquide augmente, sa pression de vapeur augmente également. Comme cette pression de vapeur est égale à la pression de l'atmosphère environnante, le liquide commence à bouillir. Le liquide à son point d'ébullition est appelé un liquide saturé.

Par exemple, l'eau est un liquide saturé à sa point d'ébullition de 100 °C dans des conditions atmosphériques au niveau de la mer ou à une pression atmosphérique. Lorsque l'eau est refroidie en dessous de 1°C, elle devient sous-refroidie. Lorsque la pression est augmentée au-delà de 100 atmosphère, le point d'ébullition de l'eau augmente ou devient un liquide sous-refroidi à 1 ° C.

Exemple de liquide sous-refroidi

Tout liquide en dessous de sa température d'ébullition à une pression donnée peut être considéré comme un liquide sous-refroidi.

L'eau bout à 373 °K (100 °C). Maintenant, l'eau à température ambiante293°K (25 °C) et à la pression atmosphérique normale est un exemple d'un Liquide sous-refroidi.

Certaines conditions qui provoquent le sous-refroidissement d'un liquide sont :

A une pression de système donnée lorsque le liquide atteint une température inférieure à sa température de saturation. Lorsque le liquide est à une pression supérieure à sa pression de saturation à la température donnée. Thermodynamiquement, le liquide a une enthalpie et un volume spécifique inférieurs à ceux d'un liquide saturé.

Article 3 image 1

Crédit image : Diagramme TV représentant le changement de phase pour l'eau à pression constante https://engineering.purdue.edu/CFDLAB/class/me200/filesFall2010/me200_notes_f10_week3.pdf

Voici d'autres exemples de liquide sous-refroidi :

  • Ammoniac liquide à une température inférieure à -33.3°C et à une pression de 1 bar ou plus.
  • Ammoniac liquide à une température inférieure à -50°C et à une pression de 0.41 bar ou plus.
  • Éthylène glycol à une température inférieure à 197 C et à une pression de 1 bar ou plus
  • Alcool éthylique à une température inférieure à 77.8 C et à une pression de 1 bar ou plus.

Comme on peut le voir ci-dessus, dans l'exemple de l'ammoniac liquide, il peut sortir dans des conditions sous-refroidies à différentes conditions de pression et de température. -33.3°C est la température de saturation de l'ammoniac à 1 bar de pression. De même, pour une température de -50°C, la pression de saturation correspondante pour l'ammoniac est de 0.41 bar (environ).

Pression de liquide sous-refroidi

Un liquide dont la pression est supérieure à sa pression de saturation à la température donnée est dit liquide sous-refroidi ou comprimé.

Liquide sous-refroidi signifie que la température du liquide est inférieure à la température de saturation pour cette pression particulière et un liquide comprimé signifie que la pression du liquide est supérieure à la pression de saturation pour la température donnée. Les deux termes peuvent être utilisés alternativement.

Les liquides étant de nature incompressible, leurs propriétés sont relativement indépendantes de la pression. Les liquides sous-refroidis sont définis par :

  • Pression plus élevée qu'un liquide saturé (P>Passisà un T donné)
  • Température inférieure à celle d'un liquide saturé (T<Tassis à un P donné)
  • Enthalpie inférieure à un liquide saturé (h<hfà un T ou P donné)
  • Énergie interne inférieure à celle d'un liquide saturé (u<ufà un T ou P donné)
  • Volume spécifique inférieur à un liquide saturé (v<vf à un T ou P donné)

L'enthalpie est principalement affectée par la pression, une relation plus précise pour h

hf~hf@T+vf(PPassis)

pv

Crédit d'image: Diagramme PV d'une substance pure http://processandinstrumentation.blogspot.com/

Foire aux Questions

Q. Quelle est la différence entre un liquide saturé et un liquide sous-refroidi ?

Ans:Bien que les deux Liquide saturé ainsi que Liquide sous-refroidi sont les deux phases du même liquide, ils sont assez différents les uns des autres.

Le sous-refroidissement est la condition où le liquide est plus froid que la température minimale (température de saturation), qui est nécessaire pour l'empêcher de bouillir. Au contraire, le liquide saturé est la condition où le liquide est presque à son point d'ébullition.

Dans le cas d'un liquide saturé, si la pression est encore abaissée et en maintenant la température constante, le liquide saturé commencera à bouillir. D'autre part, le liquide sera sous-refroidi si la pression est augmentée au-delà de sa pression saturée à son point d'ébullition.

Q. Pourquoi le sous-refroidissement est-il souhaitable dans un système de réfrigération ?

Ans:A liquide sous-refroidi augmente l'efficacité énergétique d'un système de réfrigération car il a un volume spécifique plus faible

Le réfrigérant est sous-refroidi dans le condenseur pour éviter la vaporisation précoce du réfrigérant avant de se diriger vers le détendeur.

Si une surface de condenseur appropriée n'est pas fournie pour assurer un sous-refroidissement approprié, le réfrigérant peut s'évaporer partiellement dans la tuyauterie lorsqu'il se déplace vers le dispositif d'expansion. Si le réfrigérant s'évapore partiellement avant d'entrer dans le dispositif d'expansion, il faudra pomper un volume de réfrigérant plus élevé pour obtenir le même refroidissement. Cela augmente le coût de pompage et donc la consommation d'énergie.