Le 04/06/2018 à 17:27, Paul Aubrin a écrit :
> Le Mon, 04 Jun 2018 16:55:01 +0200, jc_lavau a écrit :
>
>> Il y a fort longtemps, le petit volume "Les nuages", de Roger Clausse et
>> Léopold Facy, disait qu'un cumulonimbus pouvait contenir autant de poids
>> d'eau condensée qu'une demi-douzaine de locomotives.
>>
>> Retour à la doc : la 141 R du Prêt-Bail pesait 116 tonnes, et son tender
>> plein pesait environ 75 tonnes. Total roulant, dans les 191 tonnes.
>>
>> A part ça, je ne sais trouver aucune doc permettant d'évaluer les
>> valeurs en eau de différents nuages.
>
> Jean-Pierre Chalons. Combien pèse un nuage? ou pourquoi les nuages ne
> tombent pas. page 19.
> Aperçu:
>
>
https://www.cjoint.com/c/HFepx0ysnoA
Voici le début du déblayage.
Mais comment peut-on être cirrus ?
Dans un premier temps on va se contenter de l’atmosphère-type :
15°C au niveau de la mer, et un gradient thermique de – 6,5°C par
kilomètre, jusqu’à la tropopause-type de -56,5°C à 11 000 m. La
température-type est donc de -40,25°C à 8 500 m. A cette température,
il est encore, et de justesse, nécessaire d’un germe pour obtenir une
précipitation en glace d’une vapeur sursaturante.
A cette altitude, la pression-type est alors de 332 hPa par interpolation
tabulaire linéaire.
Plus précisément 33 113 Pa par la formule :
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/Pression_amosphere_oaci.png
Cette dernière valeur, 331 hPa, est plus correcte en raison de la
concavité de la courbe de pression selon l’altitude, que
l’interpolation linéaire négligeait.
Tandis que la pression de la vapeur saturante par rapport à la phase
glace est de 12,490 Pa à -40,25°C.
https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/81A/jresv81An1p5_A1b.pdf
Quelle est la valeur en eau, en g/m³, de la vapeur saturante à cette
altitude, en atmosphère-type ?
Que devient le volume molaire de la vapeur d’eau à cette température
et cette pression ?
= 155,039 litres/mol = 155 m³/mol.
Or une mole d’eau pèse 18,0153 g,
D’où valeur en eau de cette vapeur saturante à 8 500 m : 18,0153
g/mol / 155 m3/mol = 0,116 g/m³.
Recoupement avec les valeurs en eau condensée d’un cirrus : mettons
que 5 % de sursaturation se soit condensé, soit 5,8 mg/m³.
Evaluons à présent la section d’une traînée de condensation devenue
persistante (de celles qui excitent tant les complotistes maladifs) :
Un demi-degré de large fait 0,00873 radians. Vu à la distance de 10 km,
cela fait une largeur de 873 m.
Ce qui est amplement plus large que l’envergure d’un Airbus A 320, que
nous allons prendre pour un avion-type : 35,8 m.
L’épaisseur-type d’un cirrus étant de 300 m seulement, allons-nous
limiter à 300 m l’épaisseur d’un tel cirrus ? Oui pour des raisons
diplomatiques, mais bien peu raisonnable en fonction de ce que nous savons
de la perturbation verticale par les vortex d’ailes, dont j’ai publié
des exemples dans les annexes de révision du manuel.
Tu 95
Fixons donc la section du cirrus à 873 m * 459 m = 400 000 m².
Soit par longueur d’un mètre, 400 000 m³, de valeur en eau de vapeur
saturante = 46,48 kg.
Or combien cet avion émet de vapeur d’eau, pour parcourir ce mètre ?
Assez difficile de découvrir les chiffres. Voici pour un moteur CFM : 14
g/kN/s, d’où pour la poussée maximale, de 130 kN : 1820 g/s.
Il faut donc trouver le chiffre de poussée en croisière. Compte tenu des
exigences de sécurité au décollage puis en vol d’altitude en cas
d’avalage d’oiseau par un des deux réacteurs, mettons que ce soit le
tiers de la poussée maximale. Il reste 97,5 kN pour l’avion entier en
altitude.
D’où consommation de kérosène = 1 213 g/s.
Cela à une vitesse de 829 km/h = 230 ms, soit 5,28 g/m.
A recouper avec l’autonomie et l’emport de fuel :
6 000 km pour 30 000 litres, soit 5 l/km ou 4 kg/km ou 4 g/m.
Mon estimation par la poussée était donc pessimiste. On retient
toutefois qu’il s’agit bien de 4 à 5 g de kérosène par mètre
parcouru en altitude. Ce qui donne combien en eau produite ?
L'équation chimique de la réaction s'écrit :
2 C10H22 + 31 O2 → 20 CO2 + 22 H2O
284 g kérosène → 396 g eau,
D’où l’estimation, 4,5 g/m de kérosène font 6,27 g/m d’eau.
Soit 1,3 pour mille de la valeur en eau saturante de la section de
l’éventuelle traînée de condensation persistante.
C'est en tout cas extrêmement peu, par rapport aux causes
météorologiques de variations de la sous-saturation ou de la
sursaturation. Présence d'un front chaud par exemple, qui en soulevant de
l'air chaud sans germes, peut le mettre en sursaturation qui serait
restée plusieurs heures invisible sans les germes de condensation
générés par un avion.