Vapeur d'eau

La vapeur d'eau, ou vapeur, est l'eau à l'état gazeux.



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Forme de l'eau - Gaz à effet de serre

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Le Old Faithful du parc national de Yellowstone se vaporise partiellement à sa sortie dans l'atmosphère.
Courbe de création de la vapeur d'eau (dont le domaine est en grisé)  ; en ordonnée (échelle logarithmique), la pression en bars ; en abscisse, la température en degrés Celsius.

La vapeur d'eau, ou vapeur, est l'eau à l'état gazeux.

Sa température est par conséquent supérieure à la température d'ébullition de l'eau liquide, ou à la température de sublimation de la glace quand la pression est inférieure à la pression du point triple de l'eau, soit 611, 73 Pa (6, 1173 mbar ou hPa) et la température est inférieure ou égale à °C.

La vapeur d'eau est qualifiée de :

Propriétés physiques

Les propriétés de la vapeur d'eau ont fait l'objet de très nombreuses études à cause de son usage courant dans de nombreux domaines, surtout dans l'industrie, et de son rôle important dans divers phénomènes naturels, comme les échanges thermiques au sein de l'atmosphère terrestre (voir météorologie).

La pression de vapeur saturante est une fonction de la température pour laquelle de nombreuses formules d'approximation ont été établies. La plus simple est la formule de Duperray dont la précision est de quelques pourcents entre 95 °C et 230 °C :

 \qquad p_S = \left(\frac{t}{100}\right)ˆ4

qui donne pS en atmosphères pour t exprimé en degrés Celsius.

Propriétés de la vapeur d'eau et de l'eau liquide aux conditions de saturation

Tempéra-
ture
(°C)
Tension
de vapeur

(kPa)
Volume massique (m³/kg) Chaleur de
vaporisation
(kJ/kg)
Liquide Vapeur
-15 0, 191 8  
0 0, 611 0, 001 000 21 206, 310 2 500
100 101, 325 0, 001 043 5 1, 673 2 257
200 1 555, 0 0, 001 156 5 0, 127 18 1 938
300 8 592 0, 001 403 6 0, 021 62 1 403
374 22 087 0, 002 79 0, 003 65 147

Le point critique de l'eau est : 374, 1 °C, 220, 87 bar.

Chaleur massique à volume constant, 100 °C, 1 atm : 1410 J/kg. K

Vitesse du son : 401 m/s à 130 °C ; celle-ci augmente particulièrement fortement avec la température : elle est d'environ 800 m/s à 1 000 °C.

Utilisation industrielle

Montage d'une turbine à vapeur Siemens

L'industrie a fait de nombreux usages de la vapeur d'eau ; essentiellement comme fluide caloporteur ou pour le fonctionnement de machines à vapeur (voir surtout la locomotive à vapeur). Accessoirement, sa détente est utilisée dans des éjecteurs à vapeur permettant de pomper des fluides (pour faire le vide, par exemple), ou dans des sirènes ou sifflets. On utilise aussi ses propriétés de transfert de chaleur pour les procédés de stérilisation.

La vapeur est produite dans des chaudières chauffées par un combustible fossile, quelquefois électriques, ou énormément d'une façon plus générale par ébullition de l'eau mise au contact d'une source chaude, comme dans les générateurs de vapeur de certaines centrales nucléaires, dans les réacteurs nucléaires à eau bouillante, ou dans le sous-sol afin d'exploiter l'énergie géothermique.

Tables de vapeur

Les tables de vapeur sont des tables de données thermodynamiques concernant l'eau et la vapeur. Les bases de données informatiques ont remplacé les tables imprimées. Elles sont utilisées par les chercheurs et ingénieurs dans la conception des processus et des équipements utilisant la vapeur. Les diagrammes thermodynamiques des phases eau/vapeur, les diagrammes entropie/température, les diagrammes de Mollier sont aussi d'usage courant dans ce domaine

Autres utilisations

Fer à vapeur, dont la semelle est percé d'orifices destinés au passage de la vapeur.

Il existe de nombreux usages domestiques de la vapeur d'eau, surtout :

La vapeur est aussi utilisée dans :

Gaz à effet de serre

Présente en grande quantité dans l'atmosphère, la vapeur d'eau est le principal gaz à effet de serre.

Voir aussi

Liens externes

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