Chargement...

N°2 - Calcul de l’enthalpie de l’air sec - niv 3

N°2 - Calcul de l’enthalpie de l’air sec - niv 3

L’enthalpie d’un corps est une grandeur énergétique qui comptabilise l’énergie qu’il contient quelle que soit son origine.

Antoine Lavoisier

Antoine Lavoisier

Comme pour les températures, on pourrait parler d’une enthalpie « absolue » dont le « 0 » serait l’enthalpie à l’état solide et à – 273 [K].
Ce n’est pas l’habitude et, comme pour l’échelle de température en [°C], les physiciens ont choisi de dire que :

  • L’enthalpie de l’eau liquide à 0 [°C] est nulle.
  • L’enthalpie de l’air sec à 0 [°C] est nulle.

Bien sûr, plus l’air sera chaud, plus son enthalpie sera importante et inversement.
De même, plus il sera humide, plus son enthalpie sera importante.

Question

Q1 : Sachant que l’enthalpie est une quantité d’énergie, quelles pourraient être les unités d’enthalpie?

Le joule, le [kJ], le [MJ] (unités internationales)
Le [Wh], le [kWh], le [MWh] (unités professionnelles utilisées en Europe, en Chine, etc.).

Par ailleurs, lorsque l’on parle d’1 [kg] d’eau ou d’1 [kg] d’air, on parle d’enthalpie spécifique. Ainsi, l’enthalpie spécifique de l’eau liquide à 0 [°C] est de hs = 0 [kJ/kg] et l’enthalpie spécifique de l’air sec à 0 [°C] est de hs = 0 [kJ/kg].

Question

Q2 : Sans encore être capable de la calculer, quelle différence pourrait présenter l’enthalpie spécifique hs de l’air sec à + 15 [°C] par rapport à celle de l’air à 0 [°C]?

L’enthalpie spécifique de l’air sec à + 15 [°C] est bien sûr supérieure à celle de l’air à 0 [°C] (qui par convention est nulle) .
Elle est en fait de hs = + 15 [kJ/kg].

Question

Q3 : Sans encore être capable de la calculer, quelle différence pourrait présenter l’enthalpie spécifique hs de l’air sec à - 15 [°C] par rapport à celle de l’air à 0 [°C] ?

L’enthalpie spécifique de l’air sec à - 15 [°C] est bien sûr inférieure à celle de l’air à 0 [°C] (qui par convention est nulle) .
Elle est en fait de hs = - 15 [kJ/kg].
On constate donc que l’enthalpie de l’air sec évolue comme la température et augmente de 1 [kJ/K].

Nicolas Sadi Carnot

Nicolas Sadi Carnot

On constate donc que l’enthalpie de l’air sec évolue comme la température et augmente de 1 [kJ/K]. Ce ne doit pas être une surprise car nous avons vu dans le dossier Energie, chaleur en génie climatique que la chaleur massique de l’air était de Cm = 1 [kJ/kg K].

Rappel : on parle d’air sec pour le différencier de l’air humide qui contient de la vapeur d’eau. Pour une même température, l’enthalpie spécifique de l’air humide est supérieure à celle de l’air sec car les molécules de vapeur sont riches en énergie.

Question

Q4 : Quelle est l’enthalpie spécifique hs de l’air à 23 [°C]?

L’enthalpie spécifique de l’air à 23 [°C] est de hs = 23 [kJ/kg]

Question

Q5 : Quelle est l’enthalpie spécifique hs de l’air à -8 [°C]?

L’enthalpie spécifique de l’air à -8 [°C] est de hs = - 8 [kJ/kg]

Question

Q6 : Quelle est l’enthalpie h de 3 [kg] d’air sec à 25 [°C]?

On peut calculer :
h = 3 x 1 x 25 = 75 [kJ]

Question

Q7 : Quelle est l’enthalpie h de 7 [kg] d’air sec à –12 [°C]?

Sachant que Cm = 1 [kJ/kg K], on peut calculer :
h = 7 x 1 x (-12) = - 84 [kJ]

Question

Q8 : Quelle est l’enthalpie h de 14 [kg] d’air sec à 0 [°C]?

L’enthalpie spécifique de l’air sec à 0 [°C] est nulle.
L’enthalpie de 14 [kg] d’air sec à 0 [°C] est donc nulle.

Question

Q9 : Quelle est la différence entre enthalpie et enthalpie spécifique?

L’enthalpie d’un corps indique la quantité d’énergie qu’il contient, compte tenu de sa masse totale et de son état physique.

L’enthalpie spécifique d’un corps indique la quantité d’énergie contenue dans 1 [kg], compte tenu de son état physique.