Température d'explosion

[invitee53284f6]

Bonjour à tous

On me demande de calculer la température obtenue en brûlant un mélange stoechiométrique d'air et de méthane à 300K, à V constant, sachant que la réaction fabrique du monoxyde de carbone (CO) et de l'eau liquide.
On me donne les enthalpies de formation du méthane, de l'eau liquide et du monoxyde de carbone, la chaleur latente de vaporisation de l'eau, et les diverses capacités calorifiques à volume constant.

Je trouve comme réaction

J'écris que
et

Le problème c'est que je vois pas où me servir de la chaleur latente de vaporisation de l'eau, sachant qu'elle est associée à une variation d'enthalpie, tandis que moi je calcule une variation d'énergie interne. Et il est pas indiqué pour quelle température cette chaleur est donnée, dans le cas général c'est 373K mais ici les conditions de pression sont pas du tout les mêmes, donc je suppose que l'eau va pas s'évaporer à 373K (à noter que j'ai les capacités calorifiques de l'eau liquide et gazeuse).

Ou alors il faut s'en servir dans l'expression de , en disant que c'est égal à la somme des enthalpies de formations + 2*la chaleur latente de vaporisation?
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[invite897678a3]

Bonjour,

je suppose que l'eau va pas s'évaporer à 373K

Et pourquoi donc l'H2O résultant de la combustion ne pourrait pas être vaporisée à 373 K ?

En prélevant au passage quelques calories...


PS: ton titre est incorrect! Il s'agit d'une combustion.

[invitee53284f6]

Et pourquoi donc l'H2O résultant de la combustion ne pourrait pas être vaporisée à 373 K ?

En prélevant au passage quelques calories...

L'eau ne se vaporise pas à des températures différentes selon la pression? Vu qu'on est ici à volume constant, et que la pression va fortement augmenter...

PS: ton titre est incorrect! Il s'agit d'une combustion.

On a définit dans le cours que la température obtenue lors d'une combustion isochore est la température d'explosion, et celle obtenue lors d'une combustion isobare est la température de flamme. Mais oui c'est bien une combustion

Mais mon principal problème est que je vois pas où caser la chaleur latente de vaporisation : dans l'expression de l'enthalpie de réaction à 300K (ça me paraîtrait bizarre) ou dans l'expression de la variation d'énergie interne entre 300K et Tfinal ? (auquel cas on mettrait une variation d'enthalpie dans l'expression d'une variation d'énergie interne, ce qui me paraît tout autant bizarre...)

merci

[invitee53284f6]

Bon, je trouve :




C'est surtout pour le que je suis pas sur, quelqu'un peut confirmer?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite897678a3]

Bonjour,

AVERTISSEMENT:
La dernière fois que j'ai tenté d'intervenir sur ce forum, je me suis sans doute lamentablement "planté".
Si je persiste dans l'erreur, cela servira, du moins je l'espère, à attirer l'attention des chimistes qui voudront bien me corriger (svp, pas sur la tête).

Je reviens sur ton premier message:
Certains points sont toujours obscurs pour moi:
S'il s'agit bien <<d'un mélange stoechiométrique d'air et de méthane >>,
alors comment la réaction fabrique du <<monoxyde de carbone (CO)>> ?

Par ailleurs;

-- Pourquoi 6 N2 (l'air, renferme bien 80 % de diazote en mol?)

-- Danc le cas présent, es-tu certain d'avoir équilibré ta réaction avec . (il me semble que tu as écrit que le réaction était complète)

-- Une petite promenade sur Wiki, au paragraphe concacré à l'Énergie dégagée et pouvoir calorifique, t'aurait appris que:

Les combustions d'hydrocarbures dégagent de l'eau sous forme de vapeur.
Cette vapeur d'eau contient une grande quantité d'énergie.
Ce paramètre est donc pris en compte de manière spécifique pour l'évaluation du pouvoir calorifique, et l'on définit ....[PCI et PCS].

Pour résoudre ton problème, il me semble nécessaire de:

1°) Calculer d'abord l'enthalpie standard de cette combustion.

2°) Ensuite, pour calculer la température finale,
tu connais d'une part la capacité calorifique des composants initiaux Cp(i) et la température initiale T(i) = 300 K
et par ailleurs notons Cp(f) la capacité calorifique des composants finaux et T(f) la température finale inconnue.

Nous pouvons écrire que:
enthalpie de combustion = [Cp(i) . T(i)] - [Cp(f) . T(f)]

Il est ensuite aisé d'isoler l'inconnue T(f)


Bon courage!

[invitee53284f6]

Salut

Certains points sont toujours obscurs pour moi:
S'il s'agit bien <<d'un mélange stoechiométrique d'air et de méthane >>,
alors comment la réaction fabrique du <<monoxyde de carbone (CO)>> ?

Ca je me le demande, à priori on devrait plutôt assister à une formation de dioxyde de carbone. Mais l'énoncé dit : "on admet que la réaction fabrique du CO(gaz) et du H2O(liquide)", donc j'applique...

-- Pourquoi 6 N2 (l'air, renferme bien 80 % de diazote en mol?)

-- Danc le cas présent, es-tu certain d'avoir équilibré ta réaction avec . (il me semble que tu as écrit que le réaction était complète)

Comment je pourrais l'équilibrer sinon? On a une proportion d'environ 1/5 de O2 dans l'air et de 4/5 de N2, donc 4 fois plus de N2 que de O2

Pour résoudre ton problème, il me semble nécessaire de:

1°) Calculer d'abord l'enthalpie standard de cette combustion.

Ca c'est fait, j'ai écrit qu'elle était égale à la somme des enthalpies de formation, et j'en ai déduit l'énergie interne standard de réaction (si j'ai bien compris on doit ici raisonner sur les énergies internes et pas sur les enthalpies, parce qu'on travaille à volume constant : c'est la variation d'énergie interne qui est nulle, pas la variation d'enthalpie)

2°) Ensuite, pour calculer la température finale,
tu connais d'une part la capacité calorifique des composants initiaux Cp(i) et la température initiale T(i) = 300 K
et par ailleurs notons Cp(f) la capacité calorifique des composants finaux et T(f) la température finale inconnue.

Là encore on travaille à volume constant, donc il faut se servir des capacités calorifiques Cv.


En fait j'ai appliqué le raisonnement suivant :

La variation d'énergie interne globale est nulle, donc la somme de l'énergie interne standard de réaction à 300K et de la variation d'énergie interne entre 300K et Tfinale est nulle.
J'ai trouvé l'énergie interne standard de réaction à partir de l'enthalpie standard de réaction (en utilisant la relation de mon premier message), et j'ai dit que la variation d'énergie interne entre 300K et Tfinale était égale à la somme des Cv intégrée entre 300K et 373K (je viens de remarquer que j'ai mis 298 dans ma formule...), à laquelle j'ajoute 2 fois l'enthalpie standard de vaporisation de l'eau, + la somme des Cv intégrée entre 373 et Tfinale.
Et alors Tfinale est à peu près égale à la grosse formule que j'ai mise au dessus (enfin normalement...)