La vapeur d'eau est l'un des nombreux gaz qui composent l'air. Par exemple, si la pression totale d'un système tel que l'air au niveau de la mer est de 101,3 kPa (ou 29,9 pouces de mercure), et que cet air est composé d'azote, d'oxygène, de vapeur d'eau et d'autres gaz à l'état de traces, chacun de ces gaz contribue à la pression totale de 101,3 kPa. La partie correspondant à la vapeur d'eau s'appelle la pression partielle de la vapeur d'eau. La pression partielle de la vapeur d'eau est une métrique clé que l'on retrouve comme composant dans les formules qui définissent tous les autres paramètres d'humidité.
Effet d'un changement de pression
La loi de Dalton :
Selon la loi de Dalton, la pression totale d'un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles de ses composants. Cela signifie que la pression partielle d'un composant est égale au produit de la pression totale par la fraction molaire du composant.
Par conséquent, une variation de la pression totale d'un mélange gazeux, à composition constante, entraîne la même variation de la pression partielle de chaque composant. Par exemple, le doublement de la pression totale d'un mélange gazeux entraîne le doublement de la pression partielle de chaque composant. Lorsque la pression totale augmente, la pression partielle de la vapeur d'eau augmente proportionnellement. Il s'agit d'un fait important à comprendre, comme vous le verrez lorsque nous définirons l'humidité relative et la température du point de rosée. Une augmentation de la pression d'un système fermé va augmenter l'humidité relative et élever la température du point de rosée jusqu'à ce que la saturation soit atteinte.
Pression de vapeur au-dessus d'un liquide
Parce que les molécules d'un liquide sont plus proches les unes des autres que dans un gaz, les forces intermoléculaires sont plus fortes que dans un gaz. Pour qu'un liquide se vaporise, les forces intermoléculaires doivent être surmontées par l'énergie cinétique des molécules. Si un liquide est placé dans un récipient fermé, les particules qui entrent dans la phase vapeur ne peuvent pas s'échapper. Dans leur mouvement aléatoire, les particules frappent le liquide et sont recapturées par les forces intermoléculaires. Ainsi, deux processus se produisent simultanément : l'évaporation et la condensation. Le taux d'évaporation augmente avec la température. En effet, une augmentation de la température correspond à une augmentation de l'énergie cinétique des molécules. Dans le même temps, le taux de condensation augmente lorsque le nombre de particules en phase vapeur augmente : davantage de molécules frappent la surface du liquide.
Lorsque ces deux processus deviennent égaux, le nombre de particules et, par conséquent, la pression dans la phase vapeur, se stabilisent.
La valeur de la pression de vapeur d'équilibre dépend des forces d'attraction entre les particules du liquide et de la température du liquide. La pression de vapeur au-dessus d'un liquide augmente avec l'augmentation de la température.
Pression de vapeur d'eau à saturation
La pression de vapeur d'eau sature fortement avec l'augmentation de la température.
Pression de vapeur au-dessus de la glace
Lorsque l'eau gèle, les molécules adoptent une structure qui permet un nombre maximal d'interactions de liaison hydrogène entre les molécules. Comme cette structure présente de grands trous hexagonaux, la glace est plus ouverte et moins dense que l'eau liquide. Comme la liaison hydrogène est plus forte dans la glace que dans l'eau liquide, les forces d'attraction intermoléculaires sont les plus fortes dans la glace. C'est pourquoi la pression de vapeur au-dessus de la glace est inférieure à la pression de vapeur au-dessus de l'eau liquide.
Apprenez-en davantage sur l'humidité dans la vidéo suivante :"La mesure de l'humidité relative expliquée"
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