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N°7 - Pourquoi l’eau s’évapore-t-elle au contact de l’atmosphère? - niv 3

N°7 - Pourquoi l’eau s’évapore-t-elle au contact de l’atmosphère? - niv 3
En formation de niveau 5 à 4 (CAP à Bac), on n'étudiera pas ce §. En niveau 4 (Bac), il est optionnel.



Nous savons tous que l’eau laissée au contact de l’atmosphère finit par s’évaporer et ceci bien sûr sans qu’elle ait eu besoin de bouillir.
De même nous avons tous constaté qu’au-dessus de la casserole il apparaissait des fumerolles de condensation avant que l’eau soit en ébullition.

L’évaporation (et non l’ébullition) de l’eau commence donc visiblement bien avant que l‘eau soit portée à 100 [°C].

L’explication n’est pas simple. Il faut admettre que la pression atmosphérique correspond à la somme de pressions dites « partielles » dues à chacun des différents gaz qui la composent.

Ainsi, dans les 1013 [mbar], une petite partie de la pression atmosphérique est due à la présence plus ou moins grande de vapeur d’eau.
La pression partielle de la vapeur contenue dans l’air atmosphérique est toujours très faible (puisque l’air est essentiellement constitué de molécules d’azote et d’oxygène).

Pour les molécules d’eau au contact de l’atmosphère, tout se passe au final comme si elles étaient surmontées d’une pression bien inférieure aux 1013 [mbar] et qui amène l’eau à pouvoir s’évaporer avant qu’elle soit en ébullition.
Au final, tant que l’air n’a pas atteint une pression partielle de vapeur dite « saturante », les molécules d’eau présentent à son contact pourront « s’envoler » (s’évaporer) pour autant que l’énergie nécessaire à ce décollage soit fournie par la chaleur contenue dans l’air ou dans l’eau.

Cette pression de vapeur dite "saturante" est d’autant plus importante que l’air est plus chaud.

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Des valeurs de pression ci-dessus, on pourrait par exemple déduire que la pression atmosphérique de 1013 [mbar] de l’air en hiver à 5 [°C] pourrait être constituée de : 8,72 [mbar] (maximum) due à de la vapeur et 1004,28 [mbar] dus à l’azote et l’oxygène (8,72 + 1004,28 = 1013 [mbar]).

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On constate que l’air atmosphérique froid ne peut pas contenir beaucoup de vapeur. Plus l’air est chaud, plus ses molécules sont agitées et plus il lui est possible d’accueillir de la vapeur sans que celle-ci ne se condense :

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Question

Q1 : Pourquoi y a-t-il souvent du brouillard en Europe en hiver ?

Car l’air est froid. Il ne peut pas contenir beaucoup de vapeur (invisible). Lorsqu’il est saturé, une évaporation supplémentaire des rivières, des lacs ou de l’eau de pluie ne peut se traduire que par la formation de gouttelettes d’eau (visibles) qui composent le brouillard.

Question

Q2 : Pourquoi y a-t-il des nuages en altitude ?

Tant qu’il n’est pas saturé, l’air chaud se charge au sol de vapeur d’eau par évaporation des rivières, des lacs ou de l’eau de pluie.
Puis lorsqu’il monte en altitude il se refroidit. Il ne peut plus alors contenir autant de vapeur. Celle-ci se condense en formant les nuages composés de milliards de fines gouttelettes d’eau.
Si ces gouttelettes deviennent trop grosses elles finissent par tomber sous forme de pluie.

Question

Q3 : Qu’est-ce que, et comment expliquer ?
- La condensation sur les murs de la salle de bain
- La buée sur la vitre de la cuisine en hiver
- La rosée du matin en été

Lorsque l’on prend une douche dans la salle de bain, l’air est facilement chaud et très humide. Lorsqu’il se rapproche des cloisons, il se refroidit et ne peut plus contenir toute cette vapeur qui se condense alors sur les murs.

Lorsque l’on chauffe de l’eau dans la cuisine, l’air est facilement chaud et humide. Lorsqu’il se rapproche de la fenêtre froide il se refroidit et ne peut plus contenir toute cette vapeur qui se condense alors sur la vitre. On parle alors de buée sur la vitre.

En été l’après-midi l’air est chaud. Il peut contenir beaucoup de vapeur obtenue par évaporation des lacs et rivières. La nuit, le sol se refroidit car il émet sa chaleur vers le ciel qui est très froid. Au contact de ce sol froid, l’air se refroidit et ne peut plus contenir toute sa vapeur qui se condense alors sur le sol. On parle alors de rosée que l’on découvre au matin.





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