Texte, conception, croquis, animations : Gabriel Brissot
Solide, liquide, gaz
Tout élément peut se trouver dans l’univers sous trois formes : – solide – liquide – gazeux Tout élément peut se trouver dans une de ces trois formes (états) suivant sa température.
Tout le monde connaît les trois états de l’eau : état solide c’est la glace état liquide c’est l’eau sous sa forme habituelle, celle qu’on boit. état gazeux c’est la vapeur d’eau qu’on peut deviner en faisant bouillir de l’eau. Tout élément change d’état (de forme ) à une température bien déterminée. En dessous de 0° l’eau est solide. A partir de 0° elle devient liquide. A partir de 100° elle devient gazeuse. Ci contre les différents états d’un élément quelconque. Ci dessous les températures de fusion (passage de solide à liquide) et d’ébullition(passage de liquide à gaz) Pour trois éléments
A la température habituelle de 20°, l’oxygène est un gaz, l’eau est un liquide et le fer est un solide. L’oxygène est solide en dessous de -218°, liquide entre -218 et -182° et gazeux au-dessus de -182°. L’eau, c’est bien connu est solide en -dessous de 0°, liquide entre 0 et 100° et gazeux au dessus de 100° Le fer est solide en -dessous de 1538°,liquide entre 1538 et 2861° et gazeux au-dessus de 2861°
C'est quoi la chaleur ?
Ajoutez votre titre ici
Le solide devient liquide
En bleu un morceau de solide quelconque avec ses molécules ou atomes bien rangés. Cliquer sur “Animation” : Les molécules vibrent en ordre, toutes en même temps puisqu’elles sont reliées entre elles. Augmenter progressivement la température de -19 à -13° : Les molécules vibrent de plus en plus rapidement. Lorsque la température atteint -12° les molécules se désolidarisent, elles glissent les unes sur les autres. Comme elles ne sont plus attachées les unes aux autres certaines, emportées par leur élan s’échappent. Ainsi le solide devient progressivement liquide et une certaine quantité de molécules s’échappent dans l’atmosphère. C’est la raison pour laquelle on peut sentir l’odeur de certains liquide.
LA sensation de chaleur transmise par un corps quelconque lorsqu’on le touche est dû à l’agitation des molécules qui le compose. Plus les molécules s’agitent rapidement, plus le corps est chaud.
Si les molécules sont immobiles le corps a une température de -273° qui est le zéro absolu. A cette température toutes les molécules sont immobiles.
Dans un solide, puisque les molécules sont rangées et en interaction, les molécules sont agitées en ordre (comme un défilé militaire). Leur agitation est en fait une vibration puisqu’elles ne peuvent pas se déplacer. Donc, plus la température augmente, plus les molécules vibrent rapidement.
En effet lorsqu’on chauffe un corps, on lui donne de l’énergie de chaleur (énergie calorifique) qui est transformée en énergie cinétique (énergie de mouvement). Inversement, l’agitation des molécules produit de la chaleur.
Dans un solide, lorsque la température atteint une certaine valeur, les molécules se désolidarisent tout en restant en contact l’une avec l’autre. Elles glissent les unes sur les autres et les mouvements sont désordonnés. Le solide “fond”, il devient liquide. A noter qu’il lui faut un certain temps pour qu’il “fonde” totalement. Il faut lui apporter une énergie continuelle avant qu’il ne se transforme complètement en liquide.,
Le liquide devient un gaz Maintenant la totalité de notre solide est devenu liquide. Les molécules sont moins bien rangées mais elles restent en contact l’une avec l’autre. Cliquer sur “Animation” : sous l’effet de la chaleur (-12° est en fait une température qu’on pourrait qualifier de chaude en regard du zéro absolu de -273°), les molécules s’agitent. Augmenter la température : les molécules s’agitent de plus en plus rapidement dans le liquide tout en en laissant échapper certaines. A parti de -4° le liquide devient progressivement un gaz. Lorsque tout le liquide est évaporé, il reste des molécules individuelles, totalement libres qui se déplacent dans l’atmosphère d’une manière aléatoire. C’est le mouvement brownien.
Dans un liquide, les molécules ne sont pas solidaires les unes aux autres. Elles sont libres mais elles restent on contact avec leurs voisine.
Dans un solide la propriété des molécules de s’attacher les unes aux autres nous empêche de rentrer le doigt dedans. Tandis que dans un liquide on le peut, notre doigt les écartera puisqu’elles sont libres.
Bien sûr en chauffant, donc en apportant de l’énergie, les molécules vont s’agiter de plus en plus vite comme dans le solide mais elles vont glisser les unes sur les autres et leur mouvement n’est pas ordonné, il est individuel.
Parfois, quelques molécules emportées par leur élan vont s’échapper du liquide et se retrouver au dessus dans l’atmosphère. Lorsqu’elles arrivent dans notre nez, elles nous renseignent sur ce qu’on appelle l’odeur particulière au corps considéré.
Cette agitation croissante continue jusqu’à une certaine température où elle est tellement importante que les molécules vont toutes être éjectées du liquide.
Elles envahissent l’espace, mais cette fois elles sont complètement libres et circulent dans cet espace au hasard (d’une manière aléatoire). On a donc un gaz.
Le liquide s’est complètement évaporé. Pour cela il lui faut un certain temps.
Cette expérience peut-être réalisée avec une ancienne pompe à vélo dont on bouche avec le doigt l’extrémité par laquelle sort l’air
Les molécules du gaz se déplacent d’une manière aléatoire dans l’espace qui les contient. Leur vitesse de déplacement, comme l’agitation dans le solide ou le liquide est selon la température ambiante. Dans la situation décrite ci-dessus, la température ambiante est de 20°. Ci je posse le piston vers la gauche, l’espace dans lequel peuvent vaquer les molécules diminue. Comme elles ont la même énergie due à la température ambiante de 20°, elles vont continuer leur chemin dans un espace plus petit. Avec la même énergie, elles vont se déplacer dans un espace plus petit. Leur vitesse va augmenter. Donc la température va augmenter à l’intérieur de la pompe. Plus on réduit l’espace en poussant le piston vers la gauche, plus les molécules se rapprochent. C’est la compression du gaz. Plus l’enceinte du piston est petite, moins les molécules ont d’espace pour circuler rappelons le avec la même énergie et plus le température va augmenter. On peut dire aussi, que plus l’espace est petit plus les molécules s’entrechoquent. Sachant qu’un choc produit de l’énergie et donc une hausse de température. Avec une bonne compression du gaz, la température augmente considérablement. Lorsqu’on comprime l’aire d’une pompe à vélo, à un moment, la température est tellement élevée qu’on ne peut pas garder la main autour de la pompe.
La pompe à chaleur.
Avec tous ces éléments, il ne nous reste plus qu’à fabriquer une pompe à chaleur.
La molécule de dilfluorométhane est une molécule de méthane à laquelle on a remplacé deux atomes d’hydrogène par deux atomes de fluor. En gris foncé, l’atome de carbone. EN gris clair, les atomes d’hydrogène. EN bleu, les atomes de fluor.
il faut trouver un liquide qui peut facilement se transformer en gaz par l’apport d’une certaine quantité de chaleur (calories). Actuellement on utilise principalement le difluorométhane ou HFC32 ou encore R32 dans le commerce.
Ce difluorométhane est composé d’un atome de carbone, de deux atomes d’hydrogène et de deux atomes de fluor. Il s’évapore à -51,7°.
Première étape : aller chercher de la chaleur.
L’air relativement chaud est aspiré depuis l’extérieur et conduit dans une tuyauterie (en gris) en forme de serpentin. Une autre tuyauterie (en orange foncé) en forme de serpentin et en contact avec la tuyauterie grise contient du difluorométhane. Ce dernier est donc réchauffé par l’air et s’évapore. L’air qui a donné de sa chaleur au gaz pour qu’il s’évapore est refroidi et s’évacue à l’extérieur.
Notre difluorométhane liquide est contenu dans un récipient. Il faut lui donner une certaine quantité de chaleur (des calories ou des joules c’est pareil) pour qu’il puisse s’évaporer. On n’a pas besoin d’une haute température pour cela puisque ce liquide s’évapore à -51,7°. On va donc capter cette quantité de chaleur dans l’atmosphère extérieurs à la maison. Comme, pour l’instant, dans nos régions la température extérieure n’atteint jamais les -51,7°., il n’y aura pas de problème. SI on prenait cette quantité de chaleur à l’intérieur de la maison, cela la refroidirait alors qu’on veut la réchauffer.
Deuxième étape : Compression du gaz.
Le gaz s’accumule dans le compresseur. Sa température est encore très basse.
Le piston du compresseur en pénétrant dans le cylindre grâce à un moteur électrique qui le pousse diminue le volume occupé par le gaz et de ce fait augmente sa pression et donc sa température. Cette augmentation peut-être considérable..
Cette chaleur va réchauffer l’eau des radiateurs de la maison qui circule dans une tuyauterie autour du compresseur.
Pompe à chaleur
Texte, conception, croquis, animations : Gabriel Brissot
Solide, liquide, gaz
Tout élément peut se trouver dans l’univers sous trois formes :
– solide
– liquide
– gazeux
Tout élément peut se trouver dans une de ces trois formes (états) suivant sa température.
Tout le monde connaît les trois états de l’eau :
état solide c’est la glace
état liquide c’est l’eau sous sa forme habituelle, celle qu’on boit.
état gazeux c’est la vapeur d’eau qu’on peut deviner en faisant bouillir de l’eau.
Tout élément change d’état (de forme ) à une température bien déterminée.
En dessous de 0° l’eau est solide.
A partir de 0° elle devient liquide.
A partir de 100° elle devient gazeuse.
Ci contre les différents états d’un élément quelconque.
Ci dessous les températures de fusion (passage de solide à liquide) et d’ébullition(passage de liquide à gaz) Pour trois éléments
A la température habituelle de 20°, l’oxygène est un gaz, l’eau est un liquide et le fer est un solide.
L’oxygène est solide en dessous de -218°, liquide entre -218 et -182° et gazeux au-dessus de -182°.
L’eau, c’est bien connu est solide en -dessous de 0°, liquide entre 0 et 100° et gazeux au dessus de 100°
Le fer est solide en -dessous de 1538°,liquide entre 1538 et 2861° et gazeux au-dessus de 2861°
C'est quoi la chaleur ?
Ajoutez votre titre ici
Le solide devient liquide
En bleu un morceau de solide quelconque avec ses molécules ou atomes bien rangés.
Cliquer sur “Animation” : Les molécules vibrent en ordre, toutes en même temps puisqu’elles sont reliées entre elles.
Augmenter progressivement la température de -19 à -13° : Les molécules vibrent de plus en plus rapidement.
Lorsque la température atteint -12° les molécules se désolidarisent, elles glissent les unes sur les autres. Comme elles ne sont plus attachées les unes aux autres certaines, emportées par leur élan s’échappent.
Ainsi le solide devient progressivement liquide et une certaine quantité de molécules s’échappent dans l’atmosphère. C’est la raison pour laquelle on peut sentir l’odeur de certains liquide.
LA sensation de chaleur transmise par un corps quelconque lorsqu’on le touche est dû à l’agitation des molécules qui le compose.
Plus les molécules s’agitent rapidement, plus le corps est chaud.
Si les molécules sont immobiles le corps a une température de -273° qui est le zéro absolu. A cette température toutes les molécules sont immobiles.
Dans un solide, puisque les molécules sont rangées et en interaction, les molécules sont agitées en ordre (comme un défilé militaire). Leur agitation est en fait une vibration puisqu’elles ne peuvent pas se déplacer.
Donc, plus la température augmente, plus les molécules vibrent rapidement.
En effet lorsqu’on chauffe un corps, on lui donne de l’énergie de chaleur (énergie calorifique) qui est transformée en énergie cinétique (énergie de mouvement). Inversement, l’agitation des molécules produit de la chaleur.
Dans un solide, lorsque la température atteint une certaine valeur, les molécules se désolidarisent tout en restant en contact l’une avec l’autre. Elles glissent les unes sur les autres et les mouvements sont désordonnés. Le solide “fond”, il devient liquide. A noter qu’il lui faut un certain temps pour qu’il “fonde” totalement.
Il faut lui apporter une énergie continuelle avant qu’il ne se transforme complètement en liquide.,
Le liquide devient un gaz
Maintenant la totalité de notre solide est devenu liquide. Les molécules sont moins bien rangées mais elles restent en contact l’une avec l’autre.
Cliquer sur “Animation” : sous l’effet de la chaleur (-12° est en fait une température qu’on pourrait qualifier de chaude en regard du zéro absolu de -273°), les molécules s’agitent.
Augmenter la température : les molécules s’agitent de plus en plus rapidement dans le liquide tout en en laissant échapper certaines.
A parti de -4° le liquide devient progressivement un gaz.
Lorsque tout le liquide est évaporé, il reste des molécules individuelles, totalement libres qui se déplacent dans l’atmosphère d’une manière aléatoire. C’est le mouvement brownien.
Dans un liquide, les molécules ne sont pas solidaires les unes aux autres. Elles sont libres mais elles restent on contact avec leurs voisine.
Dans un solide la propriété des molécules de s’attacher les unes aux autres nous empêche de rentrer le doigt dedans.
Tandis que dans un liquide on le peut, notre doigt les écartera puisqu’elles sont libres.
Bien sûr en chauffant, donc en apportant de l’énergie, les molécules vont s’agiter de plus en plus vite comme dans le solide mais elles vont glisser les unes sur les autres et leur mouvement n’est pas ordonné, il est individuel.
Parfois, quelques molécules emportées par leur élan vont s’échapper du liquide et se retrouver au dessus dans l’atmosphère. Lorsqu’elles arrivent dans notre nez, elles nous renseignent sur ce qu’on appelle l’odeur particulière au corps considéré.
Cette agitation croissante continue jusqu’à une certaine température où elle est tellement importante que les molécules vont toutes être éjectées du liquide.
Elles envahissent l’espace, mais cette fois elles sont complètement libres et circulent dans cet espace au hasard (d’une manière aléatoire).
On a donc un gaz.
Le liquide s’est complètement évaporé. Pour cela il lui faut un certain temps.
Cette expérience peut-être réalisée avec une ancienne pompe à vélo dont on bouche avec le doigt l’extrémité par laquelle sort l’air
Les molécules du gaz se déplacent d’une manière aléatoire dans l’espace qui les contient. Leur vitesse de déplacement, comme l’agitation dans le solide ou le liquide est selon la température ambiante.
Dans la situation décrite ci-dessus, la température ambiante est de 20°.
Ci je posse le piston vers la gauche, l’espace dans lequel peuvent vaquer les molécules diminue.
Comme elles ont la même énergie due à la température ambiante de 20°, elles vont continuer leur chemin dans un espace plus petit. Avec la même énergie, elles vont se déplacer dans un espace plus petit. Leur vitesse va augmenter. Donc la température va augmenter à l’intérieur de la pompe.
Plus on réduit l’espace en poussant le piston vers la gauche, plus les molécules se rapprochent. C’est la compression du gaz.
Plus l’enceinte du piston est petite, moins les molécules ont d’espace pour circuler rappelons le avec la même énergie et plus le température va augmenter.
On peut dire aussi, que plus l’espace est petit plus les molécules s’entrechoquent. Sachant qu’un choc produit de l’énergie et donc une hausse de température.
Avec une bonne compression du gaz, la température augmente considérablement.
Lorsqu’on comprime l’aire d’une pompe à vélo, à un moment, la température est tellement élevée qu’on ne peut pas garder la main autour de la pompe.
La pompe à chaleur.
Avec tous ces éléments, il ne nous reste plus qu’à fabriquer une pompe à chaleur.
En gris foncé, l’atome de carbone.
EN gris clair, les atomes d’hydrogène.
EN bleu, les atomes de fluor.
il faut trouver un liquide qui peut facilement se transformer en gaz par l’apport d’une certaine quantité de chaleur (calories).
Actuellement on utilise principalement le difluorométhane ou HFC32 ou encore R32 dans le commerce.
Ce difluorométhane est composé d’un atome de carbone, de deux atomes d’hydrogène et de deux atomes de fluor.
Il s’évapore à -51,7°.
Première étape : aller chercher de la chaleur.
L’air relativement chaud est aspiré depuis l’extérieur et conduit dans une tuyauterie (en gris) en forme de serpentin.
Une autre tuyauterie (en orange foncé) en forme de serpentin et en contact avec la tuyauterie grise contient du difluorométhane. Ce dernier est donc réchauffé par l’air et s’évapore.
L’air qui a donné de sa chaleur au gaz pour qu’il s’évapore est refroidi et s’évacue à l’extérieur.
Notre difluorométhane liquide est contenu dans un récipient.
Il faut lui donner une certaine quantité de chaleur (des calories ou des joules c’est pareil) pour qu’il puisse s’évaporer. On n’a pas besoin d’une haute température pour cela puisque ce liquide s’évapore à -51,7°.
On va donc capter cette quantité de chaleur dans l’atmosphère extérieurs à la maison. Comme, pour l’instant, dans nos régions la température extérieure n’atteint jamais les -51,7°., il n’y aura pas de problème.
SI on prenait cette quantité de chaleur à l’intérieur de la maison, cela la refroidirait alors qu’on veut la réchauffer.
Deuxième étape : Compression du gaz.
Le gaz s’accumule dans le compresseur. Sa température est encore très basse.
Le piston du compresseur en pénétrant dans le cylindre grâce à un moteur électrique qui le pousse diminue le volume occupé par le gaz et de ce fait augmente sa pression et donc sa température. Cette augmentation peut-être considérable..
Cette chaleur va réchauffer l’eau des radiateurs de la maison qui circule dans une tuyauterie autour du compresseur.
Vue d'ensemble.