La pression de vapeur saturante de l'eau est la pression à laquelle, pour une température donnée, la vapeur d'eau est en équilibre thermodynamique avec son liquide. Lorsque la pression partielle de la vapeur d'eau devient plus grande, celle-ci est supposée se condenser, et inversement.
La pression de vapeur saturante de l'eau augmente avec la température.
Formules
Sauf indication contraire, les températures notées sont exprimées en kelvins (K), les températures notées en degrés Celsius (°C), les pressions en pascals (Pa).
Rankine
La formule de Rankine est obtenue par intégration de la formule de Clausius-Clapeyron, valable pour les gaz parfaits, en considérant l'enthalpie de vaporisation constante.. :
,
où est la masse molaire de l'eau, est la constante universelle des gaz parfaits, est la température considérée (). Les bornes d'intégration et sont choisies pour un point d'ébullition connu. À pression atmosphérique normale , ; de plus en choisissant , on obtient la formule de Rankine.., qui peut être considérée comme une simplification de la formule de Dupré. :
.
Antoine
Il s'agit d'une amélioration de la formule de Rankine pour s'approcher davantage de données expérimentales : , en kelvins, en bars. +Coefficients d'Antoine pour l'eau (consulté le 21 juin 2010).Coefficient Coefficient Coefficient Température (K)Référence4,654301 435,264255,9 - 373.5,402211 838,675273 - 303.5,203891 733,926304 - 3335,076801 659,793334 - 3635,083541 663,125344 - 3733,55959643,748379 - 573.
ISO 13788
Une relation simple est proposée dans la norme NF EN ISO 13788:2012. : .
Avec la température en degrés celsius.
Sonntag ; NF X15-110
Plusieurs formules sont proposées par A. Wexler et corrigées par D. Sonntag.., selon qu'il s'agisse de vapeur au contact de l'eau ou de la glace. Elles sont citées dans la norme NF X15-110.. Des facteurs d'augmentation sont proposés afin de connaitre la pression de vapeur saturante pour l'air humide.
Pression de vapeur saturante en phase pure au-dessus d'une surface d'eau : , pour Pression de vapeur saturante en phase pure au-dessus d'une surface de glace : , pour . Facteurs d'augmentation : , .
Si le facteur d'augmentation a peu d'importance dans les conditions de pression et de température ordinaires, il doit être pris en compte pour de fortes pressions. Il permet de tenir compte de l'effet des gaz dissouts dans le condensat ou encore l'effet des forces intermoléculaires sur les propriétés des fluides.
Hardy
Plusieurs formules sont proposées par Bob Hardy.. Comme précédemment elles prévoient l'équilibre eau-vapeur et glace-vapeur ainsi que les facteurs d'augmentation utiles pour évaluer les pressions de vapeur saturante dans le cas de l'air humide.
Pression de vapeur saturante en phase pure au-dessus d'une surface d'eau :
pour .
Pression de vapeur saturante en phase pure au-dessus d'une surface de glace :
pour .
Facteurs d'augmentation en présence d'autres gaz :
avec et , étant la température en degrés celsius.
+EauEauGlace3,621 83.10-43,53624.10-43.64449.10-42,606 124 4.10-52,9328363.10-52.9367585.10-53,866 777 0.10-72,6168979.10-74.8874766.10-73,826 895 8.10-98,5813609.10-94.3669918.10-9 -1,076 04.101 -1,07588.101 -1.07271.1016,398 744 1.10-26,3268134.10-27.6215115.10-2 -2,635 156 6.10-4 -2,5368934.10-4 -1.7490155.10-41,672 508 4.10-66,3405286.10-72.4668279.10-6
Wagner et Pruß ; IAPWS formulation 1995
La formulation de W. Wagner et A. Pruß. est retenue par l' (IAPWS) :
avec et pour .
Tables
Le tableau suivant rassemble, pour différentes formulations, la pression de vapeur saturante en phase pure au contact de l'eau, et la pression de vapeur saturante de l'air humide .
T(K)θ(°C)Psat (Pa)P'sat (Pa) Rankine Antoine SonntagNF EN ISO 13788 NF X15-110 Hardy Wagner et PrußIAPWS NF X15-110 Hardy 273,15 0 653,312 610,809 610,500 611,213 611,213 611,213 613,906 613,574 283,15 10 1 266,543 1 227,002 1 227,310 1 228,133 1 228,139 1 228,112 1 233,526 1 232,884 293,15 20 2 346,954 2 336,727 2 336,951 2 339,249 2 339,262 2 339,194 2 349,783 2 348,600 303,15 30 4 175,571 4 243,806 4 240,505 4 247,029 4 247,046 4 246,920 4 267,206 4 265,156 313,15 40 7 160,558 7 378,132 7 370,928 7 385,296 7 385,299 7 385,110 7 423,157 7 419,875 323,15 50 11 876,297 12 339,754 12 328,554 12 352,743 12 352,690 12 352,479 12 421,821 12 417,018 333,15 60 19 108,385 19 927,585 19 919,308 19 947,664 19 947,476 19 947,383 20 068,340 20 061,902 343,15 70 29 903,969 31 177,088 31 194,319 31 202,327 31 201,894 31 202,199 31 398,686 31 390,516 353,15 80 45 626,617 47 371,365 47 489,554 47 415,543 47 414,751 47 415,784 47 696,546 47 686,137 363,15 90 68 014,618 70 104,267 70 464,025 70 182,213 70 181,042 70 182,678 70 479,428 70 467,036 373,15 100 99 241,488 101 291,009 102 135,228 101 419,042 101 417,770 101 417,994 101 417,859 101 416,668
Graphes donnant la pression de vapeur saturante de l'eau en fonction de la température
centré|vignette|800x800px|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
Annexes Articles connexes Formule de Duperray Formule de Dupré
Tension superficielle
Bibliographie . . .
Liens externes Holger Vömel, Différentes équations pour la pression de vapeur saturante, CIRES, université du Colorado, Boulder
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