|
Avant d’aller plus avant, jetez un coup d’œil sur la fiche expliquant la pression atmosphérique. (ouverture dans une autre fenètre) et, maintenant que vous savez tout sur la pression atmosphérique, il faut définir ce qu’est l’ébullition.
Lorsque l’on commence à chauffer une casserole d’eau, on observe un dégagement gazeux : de petites bulles se forment, ce qui correspond au phénomène d’évaporation qui se produit en surface, la chaleur transformant l’eau en vapeur. Mais les petites bulles qui se forment dans le fond de la casserole n’atteignent pas la surface : elles sont aussitôt écrasées et retransformées en liquide car la pression atmosphérique est supérieure à la pression de saturation. Le point de saturation correspond au moment où la pression exercée sur le liquide par la vapeur évaporée ou environnante est trop forte pour que l’évaporation continue ; le point de saturation est fonction de la température et s’élève avec elle. Ainsi, lorsque l’on continue de chauffer, la pression de saturation devient supérieure à celle de l’air. Les bulles montent alors à la surface et éclatent pour libérer la vapeur d’eau dans l’air. C’est donc à ce moment précis que l’on parle d’ébullition. Dès que l’on arrête de chauffer, ce phénomène cesse. Lorsque l’eau est à ébullition, il ne sert à rien de chauffer davantage en effet, l’ébullition correspond à la température maximale de l’eau dans les conditions de pression.
A partir de la formule de Clapeyron et en considérant que la vapeur d’eau possède le comportement d’un gaz parfait, il est possible de calculer la température d’ébullition de l’eau en fonction de la pression atmosphérique :
Ln(P2/P1) = ML/R * (1/T1-1/T2)
Avec
P1 = 101325 Pa
T1 = 373° K (degré Kelvin = °C + 273 ; 100°C + 273°K)
R= 8.314472 J.K-1.mol-1 (constante des gaz parfaits)
M = 18 E-3 kg.mol-1 (masse molaire)
L = 2.2 E6 J.kg-1 (Chaleur latente de vaporisation)
Amusez-vous à déterminer la température d’ébullition de l’eau de votre lieu d’habitation en prenant un thermomètre qui va jusqu’à 100° C et confrontez cette valeur à celle calculée par l’équation ; (il faut bien sûr connaître la pression atmosphérique). Inversement, connaissant la température d’ébullition de l’eau chez vous, vous pouvez déterminer la pression atmosphérique qui règne chez vous. Le tableau ci-dessous a été obtenu avec cette équation et fournit les températures d’ébullition de l’eau pour les pressions mesurées à différentes altitudes.
| Altitude (m) | Pression (hPa) | Température d’ébullition de l’eau (°C) |
|---|
| 0 | 1013 | 100 |
|---|
| 1000 | 899 | 97 |
|---|
| 2000 | 795 | 93 |
|---|
| 3000 | 701 | 90 |
|---|
| 4000 | 616 | 86 |
|---|
| 5000 | 540 | 84 |
|---|
| 6000 | 472 | 79 |
|---|
| 7000 | 411 | 75 |
|---|
| 8000 | 356 | 72 |
|---|
| 9000 | 307 | 68 |
|---|
| 10 000 | 264 | 64 |
|---|
| 20 000 | 55 | 30 |
|---|
| 30 000 | 11 | 2.5 |
|---|
| 40 000 | 2.8 | - |
|---|
|
|---|
Plus on gagne en altitude, plus diminuent la pression atmosphérique et la température d’ébullition de l’eau.
Cette relation entre pression et ébullition, (phénomène parfois gênant pour la cuisson), est utilisée dans différents domaines:
- 1ère application : diminuer la pression :
La chimie met à profit les effets de la diminution de:la pression. après une réaction chimique dans un solvant organique, il est souvent nécessaire d’ôter celui-ci afin de pouvoir récupérer et purifier les composés synthétisés. On utilise un appareil appelé « rotavapor » qui permet de chauffer et qui réalise le vide (donc une diminution de la pression) dans le système d’évaporation. Cela permet de protéger les molécules synthétisées et d’éviter les réactions secondaires dues à un chauffage prolongé à haute température.
 |
|---|
| représentation schématique d'un rotavapor |
|---|
- 2ème application : augmenter la pression.
Voir la fiche "Pourquoi les aliments cuisent plus rapidement dans une cocotte minute ?"
|
