équilibre pression-température-volume

[invite6bb55b12]

Bonjour,

Je dois faire une synthèse haute température-haute pression dans ce qu'on appelle "chez moi" une bombe (réservoir en métal fermé hermétiquement, autoclave pr ce qui connaissent)

J'introduit dans ma bombe un volume de milieu réactionnel et chauffe le tout à l'aide d'une plaque chauffante magnétique (pour l'agitation).
Et comme dans tout milieu fermé, on observe l'augmentation de la pression avec l'augmentation de la température => le pression est SUBIS et non CONTROLEE

Dans une étude je cherche a voir l'influence de la pression sur ma synthèse, je voudrais donc pouvoir CONTROLER ma pression sans modifier la température de mon milieu. Je suppose que cela est possible en modifiant le volume de solution intodruit ou le volume de ma bombe (2 dimensions disponible seulement).

Je pensais utilisé la loi des gaz parfait PV = nRT, mais je me pose la question de V : est ce qu'il s'agit du volume total de la bombe ? du volume de solution, du volume libre dans la bombe (volume bombe-volume solution).
Il faut aussi surement prendre en compte la pression de vapeur saturante de mon solvant (l'eau le plus souvent)

J'ai tjs été nulle en termo... Quelqu'un peut il m'aider siouplai ??

Merci d'avance
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[HarleyApril]

bonjour
dans PV=nRT, V représente le volume occupé par le gaz
il s'agit donc du volume de ton autoclave duquel on retranche le volume de la solution (enfin, ce qu'il en reste quand tu as chauffé)
usuellement, les autoclaves sont munis de manomètres ou autres capteur de pression

rappelons qu'on ne remplit pas un autoclave à plus du tiers

cordialement

[inviteac45697a]

si jamais il ne faut pas appliquer la loi des gaz parfaits à haute pression (dès 5-10 bar).

il y a effectivement 2 manières de controller la pression, soit réguler le volume de phase liquide, soit avoir un réacteur à volume variable.

si tu es à haute pression, cherche un diagramme de phase: liquide-gaz et densité. ça te permetra de bien calculer ce que tu fais

et fait attention aussi à la réaction, si la concentration est élevée, elle peut aussi changer la pression.

[invite6bb55b12]

Merci mais j'ai quelques questions a vos réponse :

bonjour
dans PV=nRT, V représente le volume occupé par le gaz
il s'agit donc du volume de ton autoclave duquel on retranche le volume de la solution (enfin, ce qu'il en reste quand tu as chauffé)
usuellement, les autoclaves sont munis de manomètres ou autres capteur de pression

rappelons qu'on ne remplit pas un autoclave à plus du tiers

cordialement

comment je fais pour calculer "ce qu'il reste de ma solution" quand je l'ai chauffer ?

et concernant le remplissage je croyais que c'etait au 2/3 ?

si jamais il ne faut pas appliquer la loi des gaz parfaits à haute pression (dès 5-10 bar).

il y a effectivement 2 manières de controller la pression, soit réguler le volume de phase liquide, soit avoir un réacteur à volume variable.

si tu es à haute pression, cherche un diagramme de phase: liquide-gaz et densité. ça te permetra de bien calculer ce que tu fais

et fait attention aussi à la réaction, si la concentration est élevée, elle peut aussi changer la pression.

qu'est ce qu'un diagramme de phase "liquide-gaz-densité" ? pour moi un diagrame de phase représente l'etat physique du corp (liq-sol-gaz) en fonction de la température (abscisses) et de la pression (ordonnée), où viens se greffer la densité ?

de plus dans mon cas, je vais avoir un milieu un peu "batard" si je peut dire, car j'aurais une suspension d'un oxyde dans de l'eau, ca nous complique pas un peu l'affaire ??

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteac45697a]

le fait d'avoir un soluté ou une suspension ne change pas grand chose (il y a des exceptions avec les gaz ou les phases supercritiques).

est-ce que tu pourrais préciser ton système (quelle pression, est-ce que le volume est fixe?), suivant les cas la loi des gaz parfaits ira très bien tandis que dans d'autres cas il vaudra mieux passer par un diagramme.

un diagramme comme ça par exemple (c'est le CO2), la pression est en x et la densité en y. la ligne rouge représente la coexistence de l'état liquide et gazeux

[invite6bb55b12]

le fait d'avoir un soluté ou une suspension ne change pas grand chose (il y a des exceptions avec les gaz ou les phases supercritiques).

est-ce que tu pourrais préciser ton système (quelle pression, est-ce que le volume est fixe?), suivant les cas la loi des gaz parfaits ira très bien tandis que dans d'autres cas il vaudra mieux passer par un diagramme.

un diagramme comme ça par exemple (c'est le CO2), la pression est en x et la densité en y. la ligne rouge représente la coexistence de l'état liquide et gazeux

Alors ma synthèse doit ce faire à 250°C à 30bars, et ma bombe a une contenance maxi de 80mL, donc remplissage au 2tiers environ 50mL, mais je peux faire varier le volume de suspension

[inviteac45697a]

et quelles sont les opérations que tu pensais faire?

1) tu introduit l'eau à température ambiente
2) tu ferme le réacteur
3) tu chauffe

ou est-ce que tu as moyen d'injecter l'eau à 250 bar (avec une pompe HPLC par exemple)?

[inviteac45697a]

j'ai un doute sur tes conditions, c'est uniquement en phase vapeur aux conditions que tu as donné
soit tu monte un peu la pression (40 bar min), soit tu descend la température (233 degrés max)


sinon la masse volumique de l'eau est de 800 kg/ m^3 à 250 degrés.
et celle de la vapeur est de 20kg/m^-3

tu as quelques données ici:
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_(data_page)

[invite6bb55b12]

et quelles sont les opérations que tu pensais faire?

1) tu introduit l'eau à température ambiente
2) tu ferme le réacteur
3) tu chauffe

ou est-ce que tu as moyen d'injecter l'eau à 250 bar (avec une pompe HPLC par exemple)?

non je ne peux pas injecter l'eau après avoir fermer mon reacteur.

j'ai un doute sur tes conditions, c'est uniquement en phase vapeur aux conditions que tu as donné
soit tu monte un peu la pression (40 bar min), soit tu descend la température (233 degrés max)


sinon la masse volumique de l'eau est de 800 kg/ m^3 à 250 degrés.
et celle de la vapeur est de 20kg/m^-3

tu as quelques données ici:
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_(data_page)

Et non je peux pas modifer mes conditionx de synthèses. Et ca ne te parait possible que je fasse toute ma synthèse en phase vapeur ?
et d'ailleur, pourquoi toute mon eau passerait elle en phase vapeur ?
il n'y a pas une relation entre le volume libre et la pression de vapeur saturante ?

je DETESTE la thermo lol

[inviteac45697a]

je viens de penser à un truc important, si tu veux un équilibre entre une phase gazeuse et une phase liquide, la variance de ton système est de 1, et tu ne peux fixer que soit la température que soit la préssion.

donc tu ne peux pas faire d'expérience à 250 degrès en changeant la préssion avec 2 phases. (si tu te met à 250 degrès la pression sera de 40 bar)

c'est possible de faire une réaction en phase vapeur, par contre il faut bien que tu te rende compte que ça change beaucoup les propriétés de solvant de l'eau. Je doute que tu arrive à solubiliser quelque chose dedans.

[invite6bb55b12]

Mais la pression depend de la température et du volume non ?

Et c'est quoi la "variance d'un systeme" ?

[inviteac45697a]

la pression ne dépend que de la température (pas du volume).

pour que tu puisse faire ton expérience, il faudrait que tu puisse injecter un second gaz pour pouvoir augmenter la pression.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Variance_(thermodynamique)

globalement dans ton cas, avoir une variance de 1 indique que tu peux faire varier qu'un paramètre, si tu fais varier la température la pression sera fixée, si tu fais varier la pression la température sera fixée.