Diagramme binaire isobare à système ouvert

[invitecab8d99c]

Bonjour, j'ai un petit problème lors d'un exercice.

J'ai un mélange eau-propanol a une certaine composition qui est porté à ébullition à système ouvert (on me précise avec la vapeur constamment renouvelée au cours de l'évaporation du liquide).

Je dois indiquer comment évolue la compo de la phase liquide et celle de la phase vapeur.
Sachant que la phase liquide s'évapore, on perd du propanol et de l'eau au cours de l'évaporation dans la phase liquide ? La quantité d'eau et de propanol se renforce dans la phase vapeur ?

Du coup la température d’ébullition augmente ou diminue ?
Comment puis-je donner la composition finale de phase liquide et de phase vapeur ?


Merci beaucoup !
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[jeanne08]

Il faut voir le diagramme binaire isobare propanol-eau et connaitre la composition du liquide de départ .

[invitecab8d99c]

La compo est à 0,8 en propanol.
Je dois lire les compo de phase liquide et phase vapeur directement sur les courbes d'ébullition et de rosée ? Le système ouvert ne change pas la lecture du graphe ?

Merci.

[jeanne08]

Si je voyais le diagramme je pourrais sans toute t'aider plus facilement ...
A bien comprendre : ne pas confondre quantités et proportions : je m'explique soit un mélange liquide 10 mol A+ 10 mol B ( proportion B: 0.5). Il bout à une température ti que l'on lit sur la courbe d'ébullition et il émet une vapeur ( dontla composition est lue sur la courbe de rosée ) de proportion en B :0.8 , par exemple 0.4 mol de A et 1.6 mol de B . On retire cette vapeur . Le liquide restant contient 9.6 mol A et 8.4 mol B soit une proportion de B de 0.47. Le liquide s'est donc enrichi en proportion en A ( appauvri en B ) . Il bout maintenant à une température t1 que l'on lit sur la courbe d'ébullition) , il émet une vapeur dont la compsition est ... il reste ...
A toi de bien comprendre et à toi de jouer !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecab8d99c]

Je pensais que cette lecture se faisait uniquement en enceinte fermée.
A système ouvert, le vapeur s'échappe non ? Donc la composition de la phase liquide s'appauvrit des deux composés ?

[jeanne08]

J'insiste : bien comprendre la différence entre composition ( proportions) et quantités

On retire la vapeur au fur et à mesure , certes il reste moins de liquide , mais la vapeur qu'on retire est plus riche en un des composés que le liquide.Lle liquide restant a une composition qui change ( il s'appauvrit en composé plus volatil) , sa température d'ébullition change aussi ...

Le diagramme montre pour l'équilibre ( A+B) liquide = (A+B) gaz la température ainsi que la composition ( proportions) du liquide et du gaz. Après pour prévoir l'évolution d'un système fermé ou ouvert dans certaines conditions demande réflexion ...

[invitecab8d99c]

Merci beaucoup !

J'ai une ultime question:
On me dit que l'enthalpie standard de vaporisation du propanol est de 45, kJ.mol-1 et qu'elle est constante dur l'intervalle de température considéré.
Je dois calculer le coefficient d'activité du propanol au point azéotropique (j'ai ses coordonnées donc sa composition) et à x)0,2et 0,8.

Le problème étant que je ne sais pas ou débuter (à part peut-être les égalités des potentiels chimiques à l'équilibre).

Merci

[jeanne08]

Je procederais ainsi :

- pour connaitre l'activité ai du propanol i on va utiliser la formule à la température ta de l'azéotrope Pi = Pi pur *ai . La pression partielle Pi du propanol est connue puisqu'on connait la composition du gaz azeotrope et la pression totale .
- il faut alors déterminer Pi pur à la température Ta ( température de l'azéotrope) . Tu peux utiliser la formule Ln P1/P2 = Lv/R (1/T2 -/T1) qui donne la pression de vapeur d'un produit en fonction de la température . Cette formule est issue de la formule de Clapeyron ( si tu ne la connais pas une petite recherche sur internet te montrera la démonstration ) et tu sais que Pi pur = 1b à la température d'ebullition du propanol pur ( que tu connais forcement d'après le diagramme )