Pour quelle raison la pression augmente-t-elle lors de la compression de la vapeur dans le cycle de compression de vapeur ?
Vapor-compression cycle

The vapor-compression cycle is used in most household refrigerators as well as in many large commercial and industrial refrigeration systems. Figure 1 provides a schematic diagram of the components of a typical vapor-compression refrigeration system.

The thermodynamics of the cycle can be analyzed on a diagram as shown in Figure 2. In this cycle, a circulating refrigerant such as a low boiling hydrocarbon or hydrofluorocarbons enters the compressor as a vapour. From point 1 to point 2, the vapor is compressed at constant entropy and exits the compressor as a vapor at a higher temperature, but still below the vapor pressure at that temperature. From point 2 to point 3 and on to point 4, the vapor travels through the condenser which cools the vapour until it starts condensing, and then condenses the vapor into a liquid by removing additional heat at constant pressure and temperature. Between points 4 and 5, the liquid refrigerant goes through the expansion valve (also called a throttle valve) where its pressure abruptly decreases, causing flash evaporation and auto-refrigeration of, typically, less than half of the liquid.

That results in a mixture of liquid and vapour at a lower temperature and pressure as shown at point 5. The cold liquid-vapor mixture then travels through the evaporator coil or tubes and is completely vaporized by cooling the warm air (from the space being refrigerated) being blown by a fan across the evaporator coil or tubes. The resulting refrigerant vapour returns to the compressor inlet at point 1 to complete the thermodynamic cycle.

The above discussion is based on the ideal vapour-compression refrigeration cycle, and does not take into account real-world effects like frictional pressure drop in the system, slight thermodynamic irreversibility during the compression of the refrigerant vapor, or non-ideal gas behavior, if any. Vapor compression refrigerators can be arranged in two stages in cascade refrigeration systems, with the second stage cooling the condenser of the first stage. This can be used for achieving very low temperatures.

More information about the design and performance of vapor-compression refrigeration systems is available in the classic Perry's Chemical Engineers' Handbook.
Cycle à compression de vapeur

Le cycle à compression de vapeur est utilisé dans la plupart des réfrigérateurs domestiques ainsi que dans de nombreux systèmes de réfrigération commerciaux et industriels de grande taille. La figure 1 présente un schéma des composants d'un système de réfrigération à compression de vapeur typique.

La thermodynamique du cycle peut être analysée sur un diagramme tel que celui présenté à la figure 2. Dans ce cycle, un fluide frigorigène circulant, tel qu'un hydrocarbure à bas point d'ébullition ou des hydrofluorocarbures, entre dans le compresseur sous forme de vapeur. Entre le point 1 et le point 2, la vapeur est comprimée à entropie constante et quitte le compresseur sous forme de vapeur à une température plus élevée, mais toujours inférieure à la pression de vapeur à cette température. Entre le point 2 et le point 3, puis jusqu'au point 4, la vapeur traverse le condenseur qui refroidit la vapeur jusqu'à ce qu'elle commence à se condenser, puis condense la vapeur en liquide en retirant de la chaleur supplémentaire à pression et température constantes. Entre les points 4 et 5, le réfrigérant liquide traverse la vanne d'expansion (également appelée vanne de restriction) où sa pression diminue brusquement, provoquant une évaporation flash et une auto-réfrigération, typiquement, de moins de la moitié du liquide.

Cela donne un mélange de liquide et de vapeur à une température et une pression plus faibles, comme indiqué au point 5. Le mélange liquide-vapeur froid traverse ensuite la serpentin ou les tubes de l'évaporateur et est complètement vaporisé en refroidissant l'air chaud (provenant de l'espace à réfrigérer) soufflé par un ventilateur à travers la serpentin ou les tubes de l'évaporateur. La vapeur de réfrigérant résultante retourne à l'entrée du compresseur au point 1 pour compléter le cycle thermodynamique.

La discussion ci-dessus est basée sur le cycle de réfrigération à compression de vapeur idéal et ne tient pas compte des effets du monde réel tels que la perte de charge par frottement dans le système, la légère irréversibilité thermodynamique pendant la compression de la vapeur de réfrigérant ou le comportement non idéal des gaz, le cas échéant. Les réfrigérateurs à compression de vapeur peuvent être disposés en deux étapes dans des systèmes de réfrigération en cascade, la deuxième étape refroidissant le condenseur de la première étape. Cela peut être utilisé pour atteindre des températures très basses.

De plus amples informations sur la conception et les performances des systèmes de réfrigération à compression de vapeur sont disponibles dans le manuel classique de l'ingénieur chimiste Perry's Chemical Engineers' Handbook.
### Query ###
Pour quelle raison la pression augmente-t-elle lors de la compression de la vapeur dans le cycle de compression de vapeur ?

### Main Text ###
Vapor-compression cycle

The vapor-compression cycle is used in most household refrigerators as well as in many large commercial and industrial refrigeration systems. Figure 1 provides a schematic diagram of the components of a typical vapor-compression refrigeration system.

The thermodynamics of the cycle can be analyzed on a diagram as shown in Figure 2. In this cycle, a circulating refrigerant such as a low boiling hydrocarbon or hydrofluorocarbons enters the compressor as a vapour. From point 1 to point 2, the vapor is compressed at constant entropy and exits the compressor as a vapor at a higher temperature, but still below the vapor pressure at that temperature. From point 2 to point 3 and on to point 4, the vapor travels through the condenser which cools the vapour until it starts condensing, and then condenses the vapor into a liquid by removing additional heat at constant pressure and temperature. Between points 4 and 5, the liquid refrigerant goes through the expansion valve (also called a throttle valve) where its pressure abruptly decreases, causing flash evaporation and auto-refrigeration of, typically, less than half of the liquid.

That results in a mixture of liquid and vapour at a lower temperature and pressure as shown at point 5. The cold liquid-vapor mixture then travels through the evaporator coil or tubes and is completely vaporized by cooling the warm air (from the space being refrigerated) being blown by a fan across the evaporator coil or tubes. The resulting refrigerant vapour returns to the compressor inlet at point 1 to complete the thermodynamic cycle.

The above discussion is based on the ideal vapour-compression refrigeration cycle, and does not take into account real-world effects like frictional pressure drop in the system, slight thermodynamic irreversibility during the compression of the refrigerant vapor, or non-ideal gas behavior, if any. Vapor compression refrigerators can be arranged in two stages in cascade refrigeration systems, with the second stage cooling the condenser of the first stage. This can be used for achieving very low temperatures.

More information about the design and performance of vapor-compression refrigeration systems is available in the classic Perry's Chemical Engineers' Handbook.

### Supplementary Text ###
Cycle à compression de vapeur

Le cycle à compression de vapeur est utilisé dans la plupart des réfrigérateurs domestiques ainsi que dans de nombreux systèmes de réfrigération commerciaux et industriels de grande taille. La figure 1 présente un schéma des composants d'un système de réfrigération à compression de vapeur typique.

La thermodynamique du cycle peut être analysée sur un diagramme tel que celui présenté à la figure 2. Dans ce cycle, un fluide frigorigène circulant, tel qu'un hydrocarbure à bas point d'ébullition ou des hydrofluorocarbures, entre dans le compresseur sous forme de vapeur. Entre le point 1 et le point 2, la vapeur est comprimée à entropie constante et quitte le compresseur sous forme de vapeur à une température plus élevée, mais toujours inférieure à la pression de vapeur à cette température. Entre le point 2 et le point 3, puis jusqu'au point 4, la vapeur traverse le condenseur qui refroidit la vapeur jusqu'à ce qu'elle commence à se condenser, puis condense la vapeur en liquide en retirant de la chaleur supplémentaire à pression et température constantes. Entre les points 4 et 5, le réfrigérant liquide traverse la vanne d'expansion (également appelée vanne de restriction) où sa pression diminue brusquement, provoquant une évaporation flash et une auto-réfrigération, typiquement, de moins de la moitié du liquide.

Cela donne un mélange de liquide et de vapeur à une température et une pression plus faibles, comme indiqué au point 5. Le mélange liquide-vapeur froid traverse ensuite la serpentin ou les tubes de l'évaporateur et est complètement vaporisé en refroidissant l'air chaud (provenant de l'espace à réfrigérer) soufflé par un ventilateur à travers la serpentin ou les tubes de l'évaporateur. La vapeur de réfrigérant résultante retourne à l'entrée du compresseur au point 1 pour compléter le cycle thermodynamique.

La discussion ci-dessus est basée sur le cycle de réfrigération à compression de vapeur idéal et ne tient pas compte des effets du monde réel tels que la perte de charge par frottement dans le système, la légère irréversibilité thermodynamique pendant la compression de la vapeur de réfrigérant ou le comportement non idéal des gaz, le cas échéant. Les réfrigérateurs à compression de vapeur peuvent être disposés en deux étapes dans des systèmes de réfrigération en cascade, la deuxième étape refroidissant le condenseur de la première étape. Cela peut être utilisé pour atteindre des températures très basses.

De plus amples informations sur la conception et les performances des systèmes de réfrigération à compression de vapeur sont disponibles dans le manuel classique de l'ingénieur chimiste Perry's Chemical Engineers' Handbook.

### Draft ###

Query: "Pour quelle raison la pression augmente-t-elle lors de la compression de la vapeur dans le cycle de compression de vapeur ?"

Translation: "Why does pressure increase during steam compression in the steam compression cycle?"

→ Core question: pressure behavior during vapor compression process

**Initial assessment:** Basic thermodynamics. Industrial refrigeration context.

### 1. Process Identification

Steam compression cycle = vapor-compression refrigeration cycle. Standard household refrigerators use this.

Key process: vapor → liquid compression stage.

Physical constraint: vapor pressure increases with temperature (Clausius-Clapeyron relation).

### 2. Thermodynamic Reasoning

During compression:
- Input: low-pressure vapor (P₁ < atmospheric)  
- Output: high-pressure vapor (P₂ > atmospheric)
- State change: saturated vapor → superheated vapor

? Why pressure increases:

Compressor forces vapor molecules into smaller space → molecular density increases → pressure increases.

But key factor: temperature rise during compression.

Ideal gas law: PV = nRT → P ∝ T (constant n,V)

∴ Pressure increase = function of temperature increase during compression

### 3. Physical Verification

Real compressors: adiabatic compression initially → temperature rise before heat rejection.

Pressure gauge reading during compression:
- Start: P₁ (low)  
- Mid-compression: rising P (heating)
- End: P₂ (high) + additional heat rejection

● High confidence: pressure increases due to compression + temperature rise
◐ Partial: exact pressure values depend on compressor efficiency

### 4. Cycle Context

This pressure increase necessary for:
- Heat transfer capacity (higher P → better heat exchange)
- Condenser efficiency (high P vapor → liquid formation)
- Temperature differential maintenance

Without pressure increase → insufficient heat removal → cycle fails.

**Conclusion:** Pressure increases because compression forces more molecules into same space (density ↑) + temperature rise during adiabatic compression increases pressure further. Both factors compound to achieve necessary pressure differential for refrigeration cycle operation.

### Answer###
Lors de la compression de la vapeur dans le cycle de compression de vapeur, la pression augmente en raison du processus de compression lui-même. Dans ce cycle, la vapeur de réfrigérant entre dans le compresseur à basse pression et est comprimée de manière adiabatique, c'est-à-dire sans échange de chaleur avec l'environnement extérieur.

Pendant cette compression, la vapeur subit une élévation de température et de pression. La pression de sortie du compresseur est supérieure à la pression d'entrée car le compresseur force les molécules de vapeur à occuper un volume plus réduit, ce qui augmente leur densité et donc la pression. Cette augmentation de pression est un facteur thermodynamique naturel du processus de compression.

La vapeur comprimée sort du compresseur à une température plus élevée que la température d'entrée, mais toujours en dessous de la pression de vapeur saturante à cette température. Cette vapeur à haute pression et température est ensuite acheminée vers le condenseur, où elle se condense en liquide en libérant sa chaleur à pression et température constantes.

L'augmentation de pression pendant la compression est donc un aspect fondamental du cycle de compression de vapeur qui permet d'assurer le transfert efficace de chaleur nécessaire au fonctionnement du système de réfrigération.