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La magie de la vapeur : pourquoi peut-elle augmenter le volume d'eau 1 700 fois ?
La vapeur est omniprésente dans notre vie quotidienne. Que ce soit pour cuisiner, nettoyer ou produire de l'énergie, la vapeur joue un rôle indispensable. Lorsque l’eau liquide se transforme en vapeur, son volume ne double pas seulement ; elle se dilate de 1 700 fois sa taille d’origine. Cette transformation étonnante a des répercussions considérables tant sur l’industrie que sur la maison. Découvrons ensemble les principes scientifiques et les applications qui la sous-tendent.
La vapeur est de l'eau sous forme gazeuse, généralement mélangée à de l'air et/ou à un aérosol de gouttelettes d'eau liquide. Cela peut être initié par évaporation ou ébullition, lorsque l'eau est chauffée au point où l'enthalpie de vaporisation est atteinte.
Formation et types de vapeur
La vapeur est généralement générée en chauffant des chaudières qui brûlent du charbon ou d’autres combustibles, mais elle peut désormais également être produite en utilisant l’énergie solaire. Selon l'état, la vapeur peut être divisée en vapeur humide et vapeur surchauffée. La vapeur humide désigne la vapeur d'eau contenant des gouttelettes d'eau. Au fur et à mesure que le chauffage se poursuit, les gouttelettes d'eau s'évaporent. Lorsque le système atteint une certaine température élevée, toute l'eau s'évapore complètement. La vapeur à ce moment-là est appelée vapeur saturée. La vapeur surchauffée, en revanche, est de la vapeur au-dessus de son point d'ébullition à sa pression et n'apparaît généralement que lorsque toute l'eau liquide a été évaporée ou retirée du système.
Les tables de vapeur fournissent des données thermodynamiques pour l'eau et la vapeur saturée et constituent un outil indispensable pour les ingénieurs et les scientifiques dans la conception et l'exploitation des équipements du cycle thermodynamique.
Large application de la vapeur
La polyvalence de Steam le rend important dans un large éventail d’industries.
Application en agriculture
En agriculture, la vapeur est utilisée pour stériliser le sol, évitant ainsi l’utilisation de produits chimiques nocifs et améliorant la santé du sol. Cette méthode est non seulement respectueuse de l’environnement, mais améliore également efficacement les conditions de croissance des cultures.
Rôle dans la famille
À la maison, les capacités de transfert de chaleur de la vapeur sont largement utilisées pour la cuisson des légumes, le nettoyage des tissus et des sols, et même pour le repassage des vêtements, où la vapeur élimine les plis grâce à la chaleur et à l'humidité. Utiliser de la vapeur pour repasser les vêtements est sans doute l’un des moyens les plus sûrs et les plus efficaces de le faire.
Production d'électricité et cogénération
Selon les données de l'année 2000, environ 90 % de l'électricité est produite en utilisant la vapeur comme fluide de travail, presque entièrement à partir de turbines à vapeur. Dans le processus de production d’électricité, la vapeur est généralement condensée à la fin du cycle d’expansion et renvoyée à la chaudière pour être réutilisée. La cogénération consiste à transporter la vapeur produite à partir de l'électricité vers les bâtiments via un système de chauffage urbain pour fournir de l'énergie thermique.
Le système de production de vapeur de la ville de New York est le plus grand système de production de vapeur au monde, fournissant de la vapeur à 100 000 bâtiments de Manhattan à partir de sept centrales de cogénération.
Nettoyage et désinfection
La fonction de stérilisation de la vapeur est extrêmement importante dans les domaines de la microbiologie et de l’hygiène médicale. La vapeur à haute pression provient d'un autoclave automatique, spécialement utilisé pour stériliser divers équipements. Il permet une stérilisation non toxique sans produire de substances nocives.
Rôle dans les processus industriels
Dans de nombreux processus industriels, la vapeur est utilisée pour transférer la chaleur afin de stimuler les réactions chimiques, de stériliser les objets et de maintenir des températures stables. Par exemple, dans l’industrie du bois, la vapeur est utilisée dans les processus de cintrage du bois et pour augmenter la plasticité du bois, tandis que dans les industries chimiques et pétrochimiques, la vapeur est utilisée pour diverses réactions chimiques.
L'avenir potentiel de Steam
Avec les progrès de la technologie et la sensibilisation accrue à l’environnement, l’application de la vapeur deviendra de plus en plus étendue. Que ce soit dans la production d’énergie, la vie domestique ou la production industrielle, la vapeur continuera à jouer son rôle irremplaçable. La vapeur pourrait-elle devenir une option énergétique plus verte et plus efficace à l’avenir ?
