Pression dans un réservoir

Chauffe-eau et une pression trop grande

Sur un chauffe-eau, il y a des dispositifs pour empêcher une surpression dans le réservoir.

- Soupape de sûreté : lorsque la pression est supérieure à une valeur pour laquelle la soupape est calibrée, celle-ci s'ouvre et laisse s'évacuer la pression et coule normalement dans la cuvette située sous le chauffe-eau. Un tuyau relie la cuvette au drain de fondation.

Le tuyau vertical en cuivre est relié à la soupape de sûreté

- Un régulateur de la température qui ajuste la mise en marche des éléments électriques afin de conserver une température spécifiée (au moins 60 degrés C pour éviter les risques de légionellose). Il y a dorénavant un mitigeur thermostatique qui mélange de l'eau froide à l'eau chaude qui sort du chauffe-eau pour diminuer la température maximale à 50 degrés C et éviter des brûlures.

Sans ces dispositifs, il y a risque de surchauffe ce qui peut mener à une surpression.

Trop de pression = trop de force = trop de contraintes dans la paroi = rupture.

Mythbusters :
https://www.youtube.com/watch?v=9bU-I2ZiML0

 Wagon citerne et une pression trop faible

Mythe : des employés ont nettoyé l'intérieur d'un wagon citerne à l'aide de vapeur d'eau puis ils ont scellé toutes les ouvertures. Un peu plus tard, le wagon aurait "implosé" : il s'est écrasé sur lui-même en raison de la trop grande pression externe (ou de la trop petite pression interne!).

Concept physique : lorsque la température de la vapeur diminue pour atteindre un équilibre thermique avec l'air ambiant, sa pression diminue. Si on considère la vapeur d'eau comme étant un gaz parfait :

PV = nRT

Le volume et le nombre de moles sont fixes, donc une diminution de température implique une diminution de la pression.

La pression interne devient inférieure à la pression externe ce qui génère des contrainte dans les parois du réservoir et peut mener à une implosion.

Dans l'extrait de Mythbuster, afin d'assister à une telle implosion, un enfoncement sur la paroi a été créé par la chute d'un bloc de béton de 3200 lbs. Dans le cas du mythe, cette faiblesse aurait pu être causée par un impact sur le réservoir, par de la corrosion, par un défaut dans le matériau, etc.

Observons le résultat lorsque la pression est progressivement diminuée à l'aide d'une pompe à vide.

https://youtu.be/T9bpUfWy8Wg