Puissance dégagée par la réaction acétate de sodium /eau

[invitec4773a68]

Bonjour,

Je sais que ce sujet est très (ou trop) présent sur ce forum mais j'ai pas réussi à trouver un sujet proposant cette solution...surtout que je suis une bille en chimie!

Voila ce que j'ai déja trouvé:

L'enthalpie de formation de l'acétate de sodium cristallisé avec 3 molécules d'eau est de -1603 kJ/mol. L’ion sodium est à -240kJ/mol. L'ion acétate est à -488 kJ/mol, l'eau liquide à -286 kJ/mol. Donc la réaction de cristallisation du sel est :

Na+ + CH3COO- + 3 H2O ---> NaCH3COO.3H2O

Et cette réaction dégage :

-1603 + 240 + 488 + 3 * 286 = - 17 kJ/mol

Sachant que j'aurai besoin de la puissance dégagée par une chaufferette basique qu'on trouve sur le marché...
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[invitec4773a68]

j'ai peut être oublié de dire svp, et merci d'avance...

[invite2313209787891133]

Bonjour

Une petite remarque avant tout, je pense que tu veux connaitre l'énergie et non la puissance.

La réaction dégage 17Kj/mol; disons qu'une chaufferette contient 100g d'acétate de sodium. On produit donc (100/82) * 17 = 20.7 Kj d'énergie.

[invitec4773a68]

Merci de ta réponse Dudulle, ça m'avance bien...

mais comment savoir combien de temps cette énergie va etre libérée?? Est-ce que 20 KJ vont etres libérés pendant 1h et après plus rien...?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

20KJ c'est une quantité d'énergie; c'est indépendant de la durée.

Je vais te donner un petit exemple pour bien comprendre la nuance; si tu brule 1g de bois, soit environ 10 allumettes, tu va produire dans les 20KJ aussi, mais tu peux choisir de bruler ces 10 allumettes toutes en même temps en quelques secondes, ou les bruler une à une sur une durée de plusieurs minutes.

Donc pour répondre à ta question si tu place la chaufferette dans la poche intérieure d'une veste (où elle sera isolée) elle produira de la chaleur plus longtemps que si tu la trempe dans l'eau froide.

[invitec4773a68]

Ok, merci bien!

[invitec4773a68]

J'ai acheté cette fameuse chaufferette pour mon projet qui consiste à chauffer le corps humain munis d'une combinaison néoprène.

comment calculer le temps de chauffage de la chaufferette sachant que le corps est à 37°C,
la chaufferette fait 100g,
a : conductivité thermiqeu du néoprene,
l'eau est à 10°C

merci

[invitec4773a68]

Est-ce que je resolve ce problème comme un problème de thermo basic: un systeme plan avec trois matière : eau/néoprene/chaufferette/corps ?

Mon problème c'est que la chaleur fournie par la chaufferette n'est pas constnate! help?!

[invite2313209787891133]

Bonjour

Donc pour résoudre ce problème il faut considérer que la chaufferette délivre sa chaleur en un temps très bref, disons 5 secondes.

L'énergie produite par la cristallisation a été calculée plus haut (20KJ). Sur une durée de 5 secondes on a une puissance équivalente à 20 000/5 = 4000W ou 4KW. Cette puissance peut sembler importante, mais comme elle n'est délivrée que sur une durée de 5 secondes elle n'arrive qu'à monter le contenu de la chaufferette vers 55°C.

La chaufferette se comporte alors comme un générateur de chaleur, mais on ne peut pas véritablement parler de puissance car celle ci va dépendre de la durée sur laquelle elle restituera son énergie.

Par contre on peut estimer la cinétique de son refroidissement; si tu connais le lambda du neoprene tu peux estimer le flux de chaleur qui passe vers l'eau.
Je pense que l'idéal serait encore de faire un essai "grandeur nature", avec une chaufferette, une combinaison, de l'eau froide, un thermomètre avec une sonde filaire (comme celui la: http://www.twenga.fr/offre/38744/242...412585004.html ), et un volontaire pas trop frileux

[invitec4773a68]

un grand merci

[invitec4773a68]

Le thermomètre est en commande...

J'ai encore une petite question:
Une grande partie de la chaleur traverse le néoprène et va vers l'eau, mais comment je fais pour calculer l'autre partie qui sert à réchauffer le corps: est-ce : FluxChaleurVersCorps= ChaleurTotale - FluxChaleurVersNéoprène ??

merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

Concrètement tu vas placer ta sonde de température entre la chaufferette et le neoprene.
Au cours du temps tu vas mesurer la température de contact; connaissant le lambda du neoprene tu en déduit le flux thermique qui part vers l'eau.

Tu as F = ((L * S) / e) *(Tint-Text)

En principe on utilise des symboles grecs (ça en jette plus), mais je ne sais pas les faire.
F c'est ton flux thermique en watts
L le lambda du neoprene
S la surface de la chaufferette en contact avec le neoprene (on néglige les effets de bord)
e l'épaisseur de neoprene
T int la température que tu vas mesurer
Text la température de l'eau.

Bien sur la température vas décroitre, aussi il va falloir raisonner par intervalles, ou utiliser une équation de transfert du 1er ordre.
En intégrant le flux thermique tu obtiens alors la quantité d'énergie qui a traversé le neoprene; le reste est cédé vers le corps.

[invitec4773a68]

Salut,

Théoriquement, je devrai trouver les résultats suivants :
Flux dirigée vers l'eau (dans le cas où la chaufferette fournirait de l'énergie constament)

FluxThermique = [(Lambda . SurfaceChaufferette)/EpaisseurNéoprene].(TempératurChaufferette-TempératureEau)

Lambda= 0,056 W.m-1.K-1
S=0,01 m²
e=3.10-3 m
Tc=52°C
Te=10°C

Je trouve 7,84W... ce qui est la puissance perdue vers l'eau!

maintenant la chaufferette ne fait que 0,01m² alors que le corps en fait minimum 1m²! Donc j'ai calculé le flux théorique emis par le corps vers l'eau avec la même formule et je trouve Tcorps=32°C; Te=10°C; S=1m²
Flux= 410,6 W

ca vous semble cohérent ou pas?sachant que je ne prend pas en compte la petite couche d'eau et d'air entre la peau et le néoprene?et ni même la convection à l'xtérieur qui "lèche" la combi ...

(le thermometre arrive lundi pour les expériences)

merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

L'energie perdue de la chauferette vers l'eau me semble coherente, toutefois il ne s'agit que de l'energie à 52°C; la temperature de contact va descendre peu à peu.

En ce qui concerne l'energie perdue par le corps on ne peut pas raisonner de cette façon par contre; si on faisait le même raisonnement sans combinaison on pourrait en deduire que l'on perd une energie monumentale vers l'eau.

En réalité la surface de la peau va descendre en temperature, de façon à minimiser l'échange thermique; les zones proches de l'epiderme sont moins vascularisées, au profit des zones internes.

[invitec4773a68]

Bonjour,

Ce que tu es en train de me dire c'est qu'il me sera impossible de calculer les pertes thermique du corps humain seulement?

merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

Tu peux les calculer, mais il faudra également prendre en compte la température mesurée à la surface de la peau et non une température théorique.

[invitec4773a68]

ok,

j'imagine que je vais me les geler un peu... mais ça vaut le coup...

je te tiens au jus des résultats que j'obtiendrai dans la semaine je pense

merci de la réponse

[invitec4773a68]

bonjour,

Après les tests réalisés, voici les résultats que j'ai obtenu :

1er test : évolution de la température à la surface de la chaufferette dans l'air en fonction du temps:
J'obtiens plus ou moins une droite affine d'équation : y=-0.86x + 46,8
j'ai réalisé ce test sur une durée de 60 min... et TempératureFinale = 36°C

2eme Test : Evolution de la température entre la chaufferette et le néoprene dans l'eau à 12°C : (je portais la combinaison)

J'obtiens une courbe un peu moins belle, et quand je fais la droite de régrétion : j'ai y=-0.27x+47.6

DuréeduTest=20min; TempératureInitial=47.6°C ; TempératureFinale=43,3°C

1ère conclusion : dans la combinaison, la chaufferette diffuse plus lentement l'énergie. Et surtout, elle m'a brulé la peau au premier degré!^^

Comment j'intègre le flux thermique?


merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

Etant donné que dans le cas d'une diffusion à travers une paroi le flux est directement proportionnel au deltaT tu peux faire la moyenne de ta température initiale et finale, donc 45.5°C sur 20 minutes.

Tu connais les autres données donc tu peux calculer le flux qui passe à travers la combinaison.

En ce qui concerne le test réalisé dans l'air c'est moins évident je ne sais pas quel était le but, mais il est plus difficile d'en déduire quelque chose étant donné que les pertes sont multiples (conduction, rayonnement, convection).

[invitec4773a68]

ok


merci!