Description
En bref
Dans de nombreuses applications d’analyse thermique, l’atmosphère joue un rôle important, car elle peut influencer le comportement de l’échantillon ou déclencher des réactions. L’influence de l’humidité sur les matériaux de construction, la durée de stockage des médicaments et des aliments ou l’influence sur les propriétés mécaniques des polymères ne sont que quelques exemples parmi les plus courants.
Bien sûr, les appareils Linseis sont adaptés à ce type d’expériences, mais il y a un fait qui prête souvent à confusion et qui doit être soigneusement pris en compte : La différence entre la vapeur d’eau et l’humidité relative.
Différence entre l'humidité relative et la vapeur d'eau
Les générateurs d’humidité relative sont le plus souvent utilisés pour des expériences à température ambiante, tandis que les applications de vapeur d’eau se font à des températures plus élevées.
Lorsque l’eau est chauffée à son point d’ébullition ou au-delà, elle passe de l’état liquide à l’état gazeux. Elle se présente alors sous forme de vapeur (d’eau). Lorsque cette vapeur est introduite dans une chambre de réaction ou un appareil, on parle d’injection de vapeur d’eau.
En revanche, tout gaz peut transporter et contenir une certaine quantité d’eau à une température donnée. C’est ce que l’on appelle l’humidité. Si l’on prend l’exemple de l’air, on constate que même en dessous du point d’ébullition de l’eau, l‘air contient toujours une certaine quantité d’eau, appelée degré d’humidité ou humidité relative.
Mesures de l'humidité de l'air
La plage de température typique pour les générateurs d’humidité se situe entre la température ambiante et 80°C, avec une humidité relative réglable de 0,2% à 98%. Cela peut être utilisé pour les applications dans des instruments d’analyse thermique tels que les dilatomètres, les calorimètres différentiels à balayage ou les analyseurs thermiques simultanés en particulier pour l’analyse des produits alimentaires, pharmaceutiques, matériaux de construction ou des processus biologiques.
Humidité relative
La mesure de l’humidité de l’air la plus couramment utilisée est l’humidité relative. L’humidité relative peut être définie simplement comme la quantité d’eau dans l’air par rapport à la quantité saturée que l’air peut contenir à une température donnée, multipliée par 100. L’air avec une humidité relative de 50 % contient la moitié de la vapeur d’eau qu’il peut contenir à cette température.
Si l’humidité relative est comprise entre 0,1 % et 100 %, l’eau peut se présenter sous forme de vapeur d’eau. Lorsqu’une humidité relative de 100 % est atteinte et que l’air ambiant est refroidi, le point de rosée (qui définit la quantité maximale d’eau que l’air peut absorber à une température donnée) est dépassé et l’eau se condense dans l’air sous forme d’eau liquide.
Le résidu est un équilibre entre l’eau liquide et la vapeur d’eau à la température correspondante. En revanche, si la température est élevée au-dessus du point d’ébullition de l’eau (100°C au niveau de la mer), l’eau ne peut exister dans l’air que sous forme de vapeur d’eau.
En particulier, en ce qui concerne les conditions de vie sur terre, l’indication de l’humidité relative est très utile, car la plage très étroite de concentration de vapeur d’eau dans laquelle un mammifère, tel que l’homme, se sent bien, peut être représentée graphiquement par l’indication de l’humidité relative.
Cela conduit à deux cas d’utilisation principaux pour les applications en analyse thermique. Le premier est une application de balayage de température, dans laquelle une valeur d’humidité définie est réglée à température ambiante et l’échantillon, y compris l’environnement, est chauffé ou refroidi à une température prédéfinie. Dans ce cas, la quantité d’eau dans la chambre de mesure reste constante, mais l’humidité relative varie en fonction de la température.
Cette méthode nécessite un matériel plus important, par exemple une ligne de transfert chauffée pour des températures d’échantillon supérieures à la température ambiante.
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Un générateur d’humidité crée une atmosphère contenant de la vapeur d’eau en faisant passer un gaz à travers de l’eau chaude pour le saturer. Le gaz est ensuite ajusté à une humidité relative prédéterminée en ajoutant de l’air sec à l’aide d’un capteur de point de rosée. Des configurations personnalisées pour le gaz porteur et les compositions peuvent être commandées, en utilisant des MFC supplémentaires ou des capteurs de point de rosée externes.
Cet exemple d’application montre l’influence de l’humidité et du mouillage sur les matériaux de construction en brique. La courbe de gauche montre les isothermes de 2 types de briques à 20°C et 60°C et la teneur en humidité adsorbée par les échantillons. Sur la droite, on peut voir le coefficient d’expansion thermique dépendant de l’humidité. Le degré d’humidité a une influence significative sur le comportement d’expansion thermique.
P. Sin ; J. Lukovicova ; G. Pavlendova ; M. Kubliha ; S. Uncik ; Experimental Performance of HygroThermal Deformation
of Contemporary and Historical Ceramic Bricks, International Journal of Mater
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