Le point de rosée

Le point de rosée ou température de rosée est une donnée thermodynamique utilisée notamment en météorologie calculée à partir de l'humidité, la pression et la température.

Le point de rosée de l'air est la température à laquelle, tout en gardant inchangées les conditions barométriques courantes, l'air devient saturé de vapeur d'eau. Elle peut aussi être définie comme la température à laquelle la pression de vapeur serait égale à la pression de vapeur saturante.

C'est le phénomène de condensation, qui survient lorsque le point de rosée est atteint, qui créé les nuages, la brume et la rosée en météorologie. La condensation atteint de la même manière les parois des bâtiments. C'est la capacité hygrométrique qui détermine les phénomènes de saturation. Lorsque la température augmente, la capacité hygrométrique augmente, et ce inversement. Plus il fait froid, moins l'air sera chargé en humidité. Cette donnée permet de déterminer l'hygrométrie relative.

Lorsque la température tombe sous le point de congélation, l'air peut devenir saturé par rapport à l'eau et donner des gouttelettes surfondues ou saturé par rapport à la glace et donner de la gelée blanche. Dans ce second cas, la température de saturation est appelée point de givrage. Ce dernier est plus chaud que le point de rosée à ces températures car la pression de vapeur saturante par rapport à la glace est plus basse que par rapport à l'eau liquide. Ceci mène la vapeur d'eau à se déposer plus généralement sous forme solide que liquide sous le point de condensation.

La notion de point de rosée est une notion de base importante dans le fonctionnement des sécheurs frigorifiques d'air comprimé.

 

Fabriquer de la rosée

Thèmes : récupérer l'eau grâce à l'humidité ambiante

Dans l'air qui nous entoure il y a de l'eau sous forme gazeuse : la vapeur d'eau. Peut-on récupérer de l'eau douce à partir de ce gaz ?

Matériel

1 verre vide - 1 réfrigérateur - 1 chiffon sec

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Manipulation

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1) Mettre le verre bien sec dans le réfrigérateur 2) Attendre une demie-heure et retirer le verre. Observer les parois. Sont-elles toujours sèches ? 3) Passer un chiffon sec sur le verre. Qu'observe-t-on ?


Interprétation

 
De la buée se forme sur les parois du verre. Il s'en reforme même si on essuie les parois avec le chiffon. On peut donc en conclure que dans le frigo et même dans l'air autour de nous il y a de l'eau sous la forme d'un gaz invisible. Comment récupère-t-on cette vapeur d'eau sous forme liquide sur les parois ? La vapeur d'eau au contact des parois du verre refroidi se condense. C'est-à-dire qu'elle passe de l'état gazeux à l'état liquide. Les gouttelettes s'accrochent à la paroi du verre qui leur a permis de se former. C'est ces gouttelettes qu'on appelle de la buée. On retrouve ce phénomène dans la nature. Le matin, on peut remarquer que l'herbe est mouillée par la rosée. C'est l'herbe, ou une autre plante d'ailleurs, qui joue le même rôle que la paroi du verre. Pendant la nuit il fait plus froid. L'herbe se refroidit donc et permet de condenser la vapeur d'eau présente dans l'air.

Application

Dans des pays où il y a un fort écart de température entre le jour et la nuit on peut récupérer la rosée du matin et la stocker sous forme d'eau liquide. Il est possible par exemple d'étendre des grandes surfaces de tissu, pour que le tissu soit au contact de la plus grande quantité possible de vapeur d'eau. Pendant la nuit le tissu se refroidit et des gouttes d'eau se forment donc à sa surface. La nature du tissu, à la différence des parois du verre, permet de piéger les gouttes de rosée formées au lieu de les laisser couler. Il suffit donc de récupérer l'eau sur le tissu avant que la température remonte et fasse évaporer la rosée.

Les vents sont produits par une exhalaison excessive à la suite de laquelle l’air est tantôt repoussé, tantôt raréfié, et qui met en mouvement les régions de l’atmosphère qui se trouvent à son contact immédiat.

Ce mouvement de l’air, cependant, n’est pas partout d’une vitesse uniforme. Il est plus violent aux abords du point où se produit l’exhalaison et où commence l’agitation, puis il s’affaiblit en s’éloignant. C’est ainsi que les corps pesants, lorsqu’ils s’élèvent, se meuvent avec plus de rapidité dans les régions inférieures, où se trouve la force qui les met en mouvement, et avec plus de lenteur dans les régions supérieures ; enfin, lorsque la force qui les poussait originairement n’a plus d’action sur eux, ils reviennent à leur position naturelle, c’est-à-dire à la surface du sol. Si cette force continuait à les pousser en avant avec une vitesse constante, ils ne s’arrêteraient jamais; mais cette force diminue graduellement, comme si elle s’usait, et la vitesse du mouvement diminue avec elle.

L’eau se transforme en outre en une matière terreuse : si nous versons de l’eau dans un trou en terre, après peu de temps l’eau disparaît, absorbée par la substance de la terre, de manière à se mélanger avec elle et à se transformer en terre. Si quelqu’un prétendait qu’elle n’est pas transformée ou absorbée par la terre, mais expulsée par la chaleur, soit du soleil soit de quelque autre corps, il serait facile de le convaincre d’erreur; car, si la même eau est placée dans un vase de verre, de bronze, ou de toute autre matière solide, et exposée au soleil, elle ne sera, au bout d’un temps considérable, diminuée que d’une très faible quantité. L’eau se transforme donc en une matière terreuse : en effet, le limon et la boue ne sont que des transformations de l’eau en terre.

Bien plus, les substances les plus subtiles sont transformées en plus grossières, comme il arrive à la flamme d’une lampe qui s’éteint faute d’huile. Nous la voyons pendant quelque temps s’élever; elle semble faire des efforts pour atteindre la région qui lui est propre, les hauteurs de l’atmosphère, jusqu’à ce que, vaincue par la masse d’air qui la frappe, elle cesse d’aspirer à sa place légitime, et, mélangée et entrelacée avec les molécules de l’air, elle se transforme elle-même en air. Le même fait s’observe avec l’air; car, si un petit vase, renfermant de l’air et soigneusement clos, est placé dans l’eau, avec son ouverture en haut, puis qu’on le découvre, de manière à permettre à l’eau de s’y précipiter, l’air s’échappe du vase; mais, réduit à l’impuissance par la masse d’eau, il se mélange de nouveau avec elle et se transforme au point de devenir de l’eau.

Dans les ventouses, lorsque l’air, attaqué et rapetissé par le feu, sort par les trous des parois du verre, l’espace intérieur est rendu vide et attire à lui les matières qui l’avoisinent, quelle qu’en suit la nature; mais, en soulevant légèrement la ventouse, l’air rentre dans l’espace vide, et aucune matière n’est plus attirée. Ainsi, ceux qui nient le vide absolu, peuvent inventer beaucoup d’arguments sur ce sujet, et peut-être paraître raisonner d’une manière très plausible, tout en n’apportant pas de preuves tangibles.

Si pourtant on montrait, au moyen de phénomènes sensibles, qu’il existe une chose analogue à un vide parfait, mais produite artificiellement, que, par conséquent, le vide existe dans la nature, subdivisé en particules minimes, et que, par la compression, les corps peuvent remplir ces vides subdivisés, ceux qui présentent des arguments plausibles sur ces matières ne trouveraient plus un terrain solide pour asseoir leur opinion.

Prenez un vase sphérique, formé d’une lame de métal d’une épaisseur suffisante pour n’être pas facilement bossuée, contenant environ huit cotyles (2,16 litres). Après l’avoir soigneusement rendu étanche de tous les côtés, percez-y un trou, dans lequel vous insérez un tube étroit, en bronze, de manière à ne pas toucher la partie diamétralement opposée au trou et à laisser un passage pour l’eau. L’autre extrémité du tube doit dépasser le globe de trois doigts (0,057 m), et le tour du trou par lequel le tube est introduit doit être luté avec de l’étain appliqué sur le siphon et sur la surface extérieure du globe, de sorte que, lorsqu’on veut souffler dans le tube, l’air ne puisse s’échapper hors du vase.

Voyons ce qui va se passer. Le globe, ainsi que les vases que l’on considère généralement comme vides, contient de l’air; comme cet air remplit tout l’espace intérieur et exerce une pression uniforme sur toute la surface intérieure du vase, s’il n’y existe pas de vide comme certains le supposent, nous ne pourrons y introduire ni de l’eau, ni une nouvelle quantité d’air, à moins que l’air contenu primitivement ne lui fasse place. Si nous voulions essayer de le faire de force, le vase, étant plein, éclaterait plutôt que de permettre à cet air d’entrer, car les molécules de l’air ne pourraient être condensées, comme cela arriverait dans le cas où il y aurait des interstices entre elles, interstices grâces auxquels, par compression, le volume total deviendrait moindre. Mais cela n’est pas croyable s’il n’y a aucun vide : les molécules se pressant les unes les autres et contre les côtés du récipient, par leur surface entière elles ne peuvent être repoussées de manière à former une chambre s’il n’existe pas de vide. Ainsi, par aucun moyen, rien du dehors ne peut être introduit dans le globe sans que quelque portion de l’air primitivement contenu ne s’échappe, si, comme le supposent nos contradicteurs, l’espace entier est rempli d’une manière complète et uniforme. Et cependant, si quelqu’un, introduisant le tube dans sa bouche, souffle dans le globe, il y fera entrer une grande quantité d’air, sans qu’aucune partie de celui qui y était à l’avance ait d’issue ; c’est là un résultat que l’on peut toujours atteindre. Il est donc clairement démontré qu’ une certaine condensation des molécules contenues dans le globe, a lieu grâce aux vides qui s’y trouvent disséminés, condensation obtenue, il est vrai, d’une manière artificielle, par une introduction forcée d’air nouveau. Maintenant, si après avoir soufflé dans le vase, nous appliquons la main contre la bouche, et que nous couvrions rapidement le tube avec le doigt, l’air reste tout le temps renfermé dans le globe ; et, en enlevant le doigt, l’air introduit ressortira avec un bruit assez fort, chassé au dehors, comme nous l’avons dit, par l’expansion de l’air primitif, qui reprend sa position, grâce à son élasticité.

De même, si nous faisons sortir l’air du globe par une succion à travers le tube, il viendra en abondance, quoique nulle autre matière ne prenne sa place dans le vase, ainsi que nous l’avons dit dans le cas des coupes ovoïdes. Par cette expérience, il est prouvé d’une manière complète que l’accumulation du vide s’accroît dans le globe ; car les molécules d’air laissées en arrière ne peuvent se dilater dans les intervalles qui les séparent au point d’occuper tout l’espace laissé libre par celles qui ont été attirées à l’extérieur. Car, si elles prenaient quelque accroissement de volume sans l’addition de matière étrangère, on pourrait supposer que cet accroissement résulte de l’expansion, ce qui équivaut à une disposition nouvelle des molécules, par suite de la production du vide. Mais, on maintient qu’il n’y a pas de vide; donc, les molécules ne grandissent pas, car il n’est pas possible de supposer pour elles un autre mode d’accroissement. Il est donc évident, d’après ce qui a été dit, que certains espaces vides sont disséminés entre les molécules de l’air, et que, lorsqu’on soumet ces dernières à quelque force, elles pénètrent dans ces espaces, contrairement à leurs conditions naturelles.

L’air renfermé dans un récipient, lorsque celui-ci est renversé dans l’eau, ne doit pas subir une forte compression, car la force qui le comprime est peu considérable, puisque l’eau, par elle-même, n’a ni un très grand poids, ni un très grand pouvoir de compression. C’est ce qui fait que, quoique les plongeurs au fond de la mer supportent sur leurs épaules un poids d’eau énorme, leur souffle n’est pas repoussé à l’intérieur par l’eau, quoique la quantité d’air contenue dans nos narines soit très faible. C’est ici le lieu d’examiner la raison que l’on donne de ce fait, que ceux qui plongent à de grandes profondeurs ne sont pas écrasés par le poids considérable de l’eau qu’ils supportent. Quelques personnes disent que cela tient à ce que le poids de l’eau est uniforme dans toute sa masse, mais cela n’explique pas pourquoi les plongeurs ne sont pas asphyxiés par l’eau qui est au-dessus d’eux. La raison véritable de ce fait peut se donner comme il suit : considérons la colonne de liquide directement au-dessus de l’objet soumis à la pression et qui est en contact immédiat de l’eau, comme un corps ayant le même poids et la même forme que le liquide qui est au-dessus de l’objet; supposons ce corps placé dans l’eau de telle manière que sa surface intérieure coïncide avec celle de l’objet soumis à la pression, et qu’il reste sur ce dernier de la même manière que le liquide qui le couvrait originairement, auquel il correspond exactement. Il est clair alors, que ce corps ne fera pas saillie au-dessus du liquide dans lequel il est immergé, et qu’il ne plongera pas au-dessous de son niveau ; car Archimède a démontré dans son traité des « Corps flottants », que les objets du même poids qu’un liquide donné, dans lequel ils sont plongés, ne devaient ni s’élever au-dessus de son niveau, ni plonger au-dessous, ni par conséquent exercer de pression sur les objets au-dessous. Puisqu’un tel corps, si on en écarte tous les objets qui exercent sur lui des pressions par-dessus, reste stationnaire, comment n’ayant aucune tendance à descendre, pourrait-il exercer quelque pression?

De même, le liquide qui tient la place de ce corps supposé n’exerce aucune pression sur les objets au-dessous; car, en ce qui concerne le repos et le mouvement, ces deux corps ne diffèrent en rien l’un de l’autre.

On peut aussi se rendre compte de l’existence d’espaces vides par les considérations suivantes. S’il n’y avait pas d’espaces semblables, ni la lumière, ni la chaleur, ni aucune autre force matérielle ne pourrait se frayer un passage à travers l’eau, l’air ou n’importe quel autre corps ; comment, par exemple, les rayons du soleil pourraient-ils à travers l’eau pénétrer jusqu’au fond d’un vase? Si ce fluide n’avait pas de pores, lorsque les rayons frappent avec force la surface d’un vase plein d’eau, ce liquide devrait nécessairement déborder, ce qui cependant n’a pas lieu. De plus, les rayons heurtant violemment la surface de l’eau, il ne devrait pas arriver que les uns soient réfléchis, tandis que d’autres pénètrent plus bas : or, on sait que ceux de ces rayons qui frappent contre des molécules d’eau sont pour ainsi dire repoussés et réfléchis, tandis que ceux qui se trouvent en contact avec des espaces vides, ne rencontrant que peu de molécules, pénètrent jusqu’au fond du vase. Une autre preuve de l’existence des vides dans l’eau, c’est qu’en versant du vin dans l’eau, on le voit se répandre à travers toute la masse de l’eau, ce qui n’arriverait pas si celle-ci ne présentait pas de vide. Encore un exemple: une lumière en traverse une autre; en effet, lorsque plusieurs lampes sont allumées, tous les objets sont vivement éclairés, les rayons frappant dans toutes les directions les uns à travers les autres. Il est même possible de pénétrer à travers le bronze, le fer ou toute autre matière, comme il est facile de le voir dans le cas du poisson connu sous le nom de torpille marine. 

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