Pression de vapeur saturante de l'eau

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La pression de vapeur saturante de l'eau est la pression à laquelle la vapeur d'eau est en équilibre thermodynamique avec son état condensé. Lorsque la pression partielle de la vapeur d'eau devient plus grande, celle-ci est supposée se condenser. La pression partielle est déterminée par la formule de Clapeyron.

Formules[modifier | modifier le code]

La pression de vapeur saturante de l'eau peut s'exprimer à partir de la formule de Clapeyron comme suit[1] :

On considère la pression de référence p0 = 1 013,25 hPa et la température de référence T0 = 373,15 K. J/kg est la chaleur latente de vaporisation (à 20 °C), R = 8,314 462 1 J mol−1 K−1 est la constante universelle des gaz parfaits, M = 0,01801 kg/mol est la masse molaire de l'eau, et T est la température de l'air.

La pression exprimée en atmosphères devient donc :

On obtient donc en atmosphères (à 20 °C environ) :

Cette formule diffère légèrement de la formule de Rankine exprimée ci-dessous.

On note que la chaleur latente de vaporisation varie avec la température de l'ordre de 10 % et donc la formule ci-dessus n'est qu'une approximation.

On peut aussi utiliser les formules suivantes par ordre de précisions croissantes :

(Formule de Rankine, une simplification de la formule de Dupré[2],[3])
P est la pression de vapeur saturante (en atmosphères) et T est la température en kelvins.
Utilisation de l'équation d'Antoine
où la température T est en degrés Celsius et la pression de vapeur saturante P est en mmHg. Les constantes sont les suivantes :
A B C Tmin, °C Tmax, °C
Eau 8.07131 1730.63 233.426 1 99
Eau 8.14019 1810.94 244.485 100 374

Table des pressions de vapeur saturantes de l'eau[modifier | modifier le code]

La table ci-dessus liste les pressions de vapeur saturante en kPa et Torr en fonction de la température exprimée en degrés Celsius (°C)[4].

Température
(°C)
Pression de
vapeur
(kPa)
Pression de
vapeur
(mmHg)
0 0.6 4.5
3 0.8 6.0
5 0.9 6.8
8 1.1 8.3
10 1.2 9.0
12 1.4 10.5
14 1.6 12.0
16 1.8 13.5
18 2.1 15.8
19 2.2 16.5
Température
(°C)
Pression de
vapeur
(kPa)
Pression de
vapeur
(mmHg)
20 2.3 17.3
21 2.5 18.8
22 2.6 19.5
23 2.8 21.0
24 3.0 22.5
25 3.2 24.0
26 3.4 25.5
27 3.6 27.0
28 3.8 28.5
29 4.0 30.0
Température
(°C)
Pression de
vapeur
(kPa)
Pression de
vapeur
(mmHg)
30 4.2 31.5
32 4.8 36.0
35 5.6 42.0
40 7.4 55.5
50 12.3 92.3
60 19.9 149.3
70 31.2 234.1
80 47.3 354.9
90 70.1 525.9
100 101.3 760.0

Table ITS-90[modifier | modifier le code]

La table suivante donne les formules de pression de vapeur saturante de l'ITS-90[5].

ITS-90 Température
(°C)
Pression de
vapeur
(Pa)
0 611,213
0,01 611,657
2 705,973
4 813,522
6 935,316
8 1 072,944
10 1 228,139
12 1 402,782
14 1 598,914
16 1 818,747
18 2 064,670
20 2 339,262
22 2 645,302
24 2 985,777
26 3 363,893
28 3 783,090
30 4 247,046
ITS-90 Température
(°C)
Pression de
vapeur
(Pa)
32 4 759,694
34 5 325,230
36 5 948,122
38 6 633,128
40 7 385,299
42 8 209,997
44 9 112,902
46 10 100,025
48 11 177,719
50 12 352,690
52 13 632,007
54 15 023,115
56 16 533,844
58 18 172,420
60 19 947,476
62 21 868,064
64 23 943,660
66 26 184,180
ITS-90 Température
(°C)
Pression de
vapeur
(Pa)
68 28 599,985
70 31 201,894
72 34 001,191
74 37 009,635
76 40 239,470
78 43 703,430
80 47 414,751
82 51 387,177
84 55 634,969
86 60 172,910
88 65 016,317
90 70 181,042
92 75 683,482
94 81 540,588
96 87 769,863
98 94 389,378
99.97436 101 325,000
100 101 417,770

Graphes donnant la dépendance de la pression de vapeur en fonction de la température[modifier | modifier le code]

Diagrammes de pression de vapeur saturante ; données extraites de la de:Dortmunden Datenbank. Les graphes montrent le point triple, le point critique et la température d'ébullition de l'eau.

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Roland Stull, Meteorology for Scientists and Engineers, 502 p. (ISBN 978-0-534-37214-9), p. 96
  2. Nicolas Vandewalle, « Chapitre 7 : Changement d'état », Université de Liège (consulté le 5 mars 2015)
  3. Richard Taillet, Pascal Febvre et Loïc Villain, Dictionnaire de physique, De Boeck, , 754 p. (ISBN 2-8041-0248-3 et 978-2-8041-0248-7, lire en ligne), p. 175
  4. « Pressions de vapeur saturante de l'eau », sur fordhamprep.org (consulté le 7 mars 2015)
  5. (en) Hardy, R. 1998, ITS-90 formulations for vapor pressure, frostpoint temperature, dewpoint temperature and enhancement factors in the range -100 to +100C.

Annexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]