1: azéotrope. 2: Chaleur

[hitsu]

Bonjour,

J'ai deux questions auxquelles je n'arrive pas à répondre ,

la première : un mélange liquide de cyclohexane et d'acétone, dont les températures d'ébullition normales valent respectivement 81°C et 56°C.

la question est : la température d'ébullition normale de l'azéotrope est elle inférieure, supérieure ou intermédiaire par rapport à celle des liquides purs ? Justifiez.

La seconde : Trois gaz, HCl, He, Cl2, en quantités égales et à la même température initiale reçoivent une quantité équivalente de chaleur. Quelle est leur température finale:

et je dois répondre en donnant un ordre , par exemple: He plus chaud que Cl2 plus chaud que HCl

Est ce que se serait liés aux interactions intermoléculaires ?

Merci de votre aide =)
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[moco]

La température d'ébullition de l'azéotrope est inférieure à la plus petite des deux températures. C'est toujours comme cela. Je ne sais pas s'il y a une justification. C'est un fait expérimental.

C'est l'Hélium He qui atteindra la température la plus élevée. C'est une questions de chaleur molaire. La chaleur molaire dépend du nombre de degrés de liberté. L'hélium n'a que 3 degrés de liberté, les 3 translations sur les 3 axes Ox, Oy et Oz. C'est donc facile à le chauffer. Les molécules comme HCl et Cl2 ont en plus deux degrés de liberté de rotation. C'est moins facile à les échauffer.

[invite9f368ac9]

Bonjour,

Je souhaite préciser que la température d'ébullition de l'azéotrope peut être inférieure ou supérieure aux températures d'ébullition des composants de l'azéotrope. (cf http://en.wikipedia.org/wiki/Azeotrope) Je ne pourrais cependant pas m'étendre plus sur le sujet en ce qui concerne la théorie.

Ensuite, MOCO, merci pour cette réponse très pertinente et pointue. Une foie de plus (à ce que je peux lire dans ce forum), quelle culture!

Bonnes fêtes à tous

[hitsu]

Oui j'avais appris qu'il existait des azéotropes à maximum ou à minimum
l’azéotrope à maximum aurait une température d'ébullition plus élevé que les autres constituants et vice versa mais comment savoir s'il aura une température plus élevé ou moins élevé ?

( lié aux forces intermoléculaires ? )

Ensuite, pour la seconde : tout d'abord même pour ta réponse moco mais je ne vois pas pourquoi le fait de n'avoir que des degré de liberté de translation ferait que la molécule chaufferait plus vite ?

Et si je continue avec ton raisonnement :qui de HCl ou de Cl2 chaufferait plus vite ? ils ont tout les deux des degrés de liberté de translation, rotation et vibrations non ?
Le fait que HCl soit polaire change-t-il quelque chose ?

Merci pour vos réponses =)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9f368ac9]

tout d'abord même pour ta réponse moco mais je ne vois pas pourquoi le fait de n'avoir que des degré de liberté de translation ferait que la molécule chaufferait plus vite ?

Je ne m'y connais pas vraiment dans ce domaine, mais c'est une explication qui semble tout à fait cohérente. Intéressons nous au micro-onde (de cuisine), l'énergie fournit par celui-ci et transmise aux molécules d'eau des aliments (donc il faut des fréquences bien précises) qui se mettent alors à vibrer, et ce sont ces vibrations qui permettent alors de chauffer. C'est bien les vibrations du système qui sont mises en cause. On peut donc imaginer que plus une molécule à des liaisons (et/ou de degrés de liberté), plus elle aura de possibilités de "vibrer" et donc de chauffer.

[moco]

Pour la suite, je m'excuse, mais je ne sais pas comment insérer les caractères grecs dans le texte. Faute de mieux, je vais mettre D à la place de delta.
La quantité de chaleur Q qu'il faut fournir à un échantillon de gaz dont le nombre de moles est n, pour que sa température s'élève de DT degrés, se calcule en appliquant la formule : Q = C·n·DT.
C est la chaleur molaire du gaz. On peut l'exprimer à volume constant (C_v) ou à pression constante (C_p). De toute façon C_p = C_v + R.
La chaleur molaire C_v est égale au nombre de degré de liberté de la molécule multiplié par R/2 pour les translations et les rotations, et par R pour les vibrations (sauf erreur). Une molécule peut se mouvoir, vibrer et tourner sur elle-même. Un atome ne peut que se déplacer : il n'a que tris degrés de liberté. Une mlécule en a davantage.
En fournissant la même quantité de chaleur Q au même nombre de moles, le produit C DT est constant. Si C est grand, DT est petit. Voilà pourquoi une molécule comme HCl et Cl2 s'échauffe moins que He.
C'est tout

[Nox]

Bonjour,

Je souhaite préciser que la température d'ébullition de l'azéotrope peut être inférieure ou supérieure aux températures d'ébullition des composants de l'azéotrope. (cf http://en.wikipedia.org/wiki/Azeotrope) Je ne pourrais cependant pas m'étendre plus sur le sujet en ce qui concerne la théorie.

Effectivement, et c'est bien un problème d'interactions intermoléculaires, en première idée. On considère un mélange de deux molécules A et B. Souvent les interactions A-A et B-B sont plus favorables que les interactions A-B, même si cela ne peut être que "légèrement" (le mélange n'est tout de même pas idéal, puisqu'il y a un azéotrope), d'où une diminution de la température d'ébullition du mélange par rapport aux températures d'ébullition des corps purs. Phénomène en particulier vrai pour l'azéotrope. Donc de manière générale les diagrammes binaires isobares présentent un minimum de température à l'azéotrope.

Mais on peut envisager que les interactions A-B soient plus fortes que les interactions A-A ou B-B. Le diagramme présenterait alors un maximum. C'est rare, mais observable. Pour l'acide nitrique par exemple, avec l'eau, il y a une réaction (acido-basique) lorsqu'on mélange ces deux espèces. Il se forme deux ions de charges contraires, qui interagissent donc assez fortement par une interaction coulombienne. Et l'azéotrope est bien un maximum de température expérimentalement.

Cordialement,

Nox

[hitsu]

Merci à tous =)