Discussion:Formule de Clapeyron
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Bonjour,
La raison pour laquelle on peut patiner sur la glace est que la droite entre la phase solide et la phase liquide a un coefficient directeur négatif. Une augmentation de pression sur un solide à T constant (on se déplace verticalement vers le haut) provoque un changement d'état (liquide -> solide). C'est une exception car pour la plupart des autres corps la droite à un coefficient directeur positif. L'exemple concret n'est donc pas très parlant. Il faudrait plutôt ici utilisé Clapeyron pour montrer que le coefficient directeur de la droite est négatif.
Un doctorant, 195.220.24.43 11 janvier 2007 à 15:44 (CET)
exemples fusion due à la pression
modifierDeux exemples de fusion de la glace par augmentation de pression sont donnés. On les voit souvent ici ou là, mais l'explication n'est pas bonne.
Dans le cas du patineur, la pression sous le patin n'est pas du tout suffisante pour faire fondre la glace. En effet, la pression est la force appliquée (ici le poids) divisée par la surface. Prenons en ordre de grandeur : un patineur de 100 kg, son poids est de 1000 N, la surface d'une lame de patin vaut typiquement 0.2*0.001 = 0.002 m², ce qui fait une pression de 1000 / 0.002 = 5 000 000 Pa = 50 bars. On est encore largement en dessous de la pression nécessaire à -1°C (donnée à 138 bar dans l'article).
Il faut plutôt aller voir du côté des frottements...
D'ailleurs un patineur qui se tient debout immobile sur la glace ne s'enfonce pas dans celle ci!
Pour l'exemple de l'expérience de John Tyndall, on peut aussi voir en faisant soi même l'expérience que la valeur de la masse suspendue n'est pas très importante, il suffit que le fil soit tendu, alors qu'il devrait y avoir un seuil de masse pour que la glace puisse fondre.
Par ailleurs, si on suspend 10 kg sur un pain de glace de 0,1 m de côté, avec un fil de 0,5 mm = 0.0005 m d'épaisseur, on arrive à une pression sous le fil de 20 bars. Pas suffisant pour faire fondre la glace.
En réalité, si on fait soi même l'expérience avec un fil en métal, et un fil en nylon, mais avec la même masse et la même épaisseur de fil, on constate que le fil en nylon descend beaucoup moins vite. L'explication est donc surtout à creuser du côté de la conduction thermique dans le fil.
Nylon 0,25 W/(m·K)
Fer 80 W/(m·K)
Ainsi le fil qui se trouve à température ambiante pour la partie qui ne touche pas la glace va transmettre plus de chaleur à la glace dans le cas du fer que dans le cas du nylon.
Dans la vidéo d'illustration, on voit d'ailleurs que le fil descend plus lentement au milieu du pain de glace, car la chaleur est principalement déposée sur le bord du pain de glace, là où le fil est le plus chaud.
Le fait que le fil exerce une pression sur la glace lui permet de descendre, l'eau fondue repassant au dessus et regelant ensuite sous l'effet du contact avec le reste de la glace. Mais ce n'est pas la surpression de quelques bars, et donc la diminution de la température de fusion de quelques dixième de °C qui explique majoritairement le phénomène observé. BThuillier (discuter) 3 février 2024 à 14:47 (CET)