Bonjour,
Je souhaite savoir comment je peux déterminer la température du produit à partir des données d'entrées que je dispose (Température de l'eau et de l'éthanol, quantité, pression du milieu ...) ceci afin de maitriser le danger de manipulation d'un tel mélange. Pourriez vous m'expliquer la démarche que je dois entreprendre.
Dois je me diriger vers des calculs d'enthalpie (qui sont loin derrière moi) ou est ce que la calorimétrie ?
Merci d'avance pour vos réponses.
Fabien
Bonjour,
Le principe est de calculer l'enthalpie fournie par la dissolution, puis de calculer l'augmentation de température que cela entraîne, en fonction de la capacité thermique du mélange
Il faudrait trouver ces données d'enthalpie dans des livres de référence, mais sinon ce lien les donne pour 25°C :
https://commons.wikimedia.org/wiki/F..._and_Water.png
ET pour ce qui est des capacités thermiques :
https://upload.wikimedia.org/wikiped...ue_eau.svg.png
https://upload.wikimedia.org/wikiped...thanol.svg.png
Si vous n'êtes pas à pression constante, cela changera un peu les chiffres de capacité thermique, mais la différence est faible (à moins que vous ne soyez dans un domaine de pression/température très atypique?)
Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
Merci pour votre réponse cependant pour calculer l'enthalpie de dissolution ne devrais je pas connaitre la T° final de mon produit ?
Et selon les cours que j'ai lu la capacité thermique de mon mélange est la somme des capacités thermiques de mes Matières premières, est ce exact ?
Dans ce cas, elle serait donc égale à 4.18 + 2.4 donc de 6.58.
Ma pression est constante. Je me suis servi de la formule suivante pour calculer l'enthalpie de dissolution :
DeltaH = m * Cp * DeltaH
Avec ma collecte de donnée terrain j'ai calculé une variation moyenne de 466 090 KJ (grande quantité de matière mise en oeuvre).
Suis je dans le vrai ?
Merci
Quoi qu'il en soit, le mélange eau - éthanol ne produit un échauffement que de quelques degrés. Il n'est pas considéré comme dangereux.
Le produit de ce mélange dispose d'un point éclair relativement bas. Par conséquent maitriser les températures de l'eau et de l'alcool est important. Je fais cela également afin de pouvoir déterminer la T° limite de ces matières et ainsi ne pas être trop gourmand en énergie (lors du refroidissement ds ces dernières).
Bonjour,
Pour la capacité thermique, ce n'est pas la somme mais la moyenne pondérée qu'il faut prendre selon le pourcentage des deux constituants. pourcentage molaire si vous utilisez les abaques que j'ai fournies, mais vous pouvez aussi le calculer en g si vous préférez (vos chiffres de 4,18 et 2,4)
Le chiffre total en KJ que vous fournissez ne veut rien dire pris isolément. Il doit être divisé par le nombre de moles concernées (total eau+ alcool) pour donner une enthalpie par mole
Comme indiqué dans les abaques, l'enthalpie est au maximum d'environ 750J/mole pour un mélange à 0,2 alcool/0,8 eau (en moles, soit env 0,4 0,6 en masse), ce qui, si on prend une capacité thermique de 100J/mole/K pour l'alcool et 75 J/mole/K pour l'eau soit env. 80 J/mole/K pour le mélange, donnerait une augmentation de température max d'environ 9°. Et ce sera surement beaucoup moins si on est à des proportions différentes
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Bonjour
Attention : La chaleur massique d'un mélange eau-éthanol n'est en aucun cas la moyenne pondérée des fractions. Pour connaitre celle ci il n'y a (à ma connaissance) pas d'autre solution que d'utiliser une table.
A titre d'exemple le Cp du mélange est maximal vers environ 17° (4,46)
Dernière modification par RomVi ; 30/07/2016 à 16h59.
Bonjour,
Es-tu bien sûr de cela, RomVI?
Perso, j'ai toujours additionné sans scrupules les capacités thermiques des divers constituants d'un mélange, ce qui revient à faire une pondération massique (ce serait évidemment faux en volume). Et on trouve un peu partout des formulaires qui donnent cette manière de calculer
voir par exemple ceci :
http://www.formules-physique.com/categorie/1143
Cela ne marcherait sans doute pas en cas de réaction chimique dépendant de la température entre les constituants, mais là, s'il est vrai qu'il y a une différence, je ne pense pas que l'erreur commise soit très élevée.
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Oui j'en suis sur... On peut toujours faire une moyenne pondérée si l'on ne dispose pas de valeurs, mais le résultat sera rarement juste si il s'agit de 2 composés liquides présentant des liaisons fortes. Il est préférable d'effectuer une mesure au calorimètre.
Pour le binaire eau-ethanol heureusement les données ne manquent pas, un exemple ici (page 9) : http://www4.ac-nancy-metz.fr/lp-char...ressources.pdf
Bonjour,
Ah oui, c'est en effet très significatif : 4,46 (pour une moyenne pondérée d'environ 3,8) et alors que l'enthalpie de mélange est relativement faible... Je serai beaucoup plus prudent à l'avenir...
Tous mes remerciements
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Merci pour vos réponse cependant vous m'avez tous perdu ....
Je ne sais plus comment m'y prendre ...
Le formule de l'enthalpie est bien deltaH = m * chaleur spé * variation de T°
Du coup pour mon mélange delta H = m(eau) * chaleur spé(eau) * variation de T°(eau) + m(alcool) * chaleur spé(alcool) * variation de T°(alcool) ?
Mais comment puis je me servire de ce résultat pour déterminer la température finale de mon produit ?
Bonjour,
Le correctif à apporter sur la capacité thermique du mélange ne change pas le principe du calcul :
A partir du nombre de moles d'eau et d'alcool, trouver le pourcentage molaire (moles alcool/moles totales), et lire sur l'abaque l'enthalpie de melange correspondant à ce pourcentage.
Lire sur l'abaque du lien fourni par RomVi la capacité thermique correspondant au pourcentage indiqué, et diviser pour avoir l'augmentation de température.
Il faut juste faire attention aux conversions entre grammes et moles : masse molaire de l'eau 18g , de l'éthanol 46 g
Exemple :
On part de 30 kg d'éthanol mélangé à 70 kg d'eau : cela fait un pourcentage massique de 30%, mais 652 moles d'éthanol et 3889 d'eau soit un total de 4541 moles et un pourcentage molaire de seulement 14%. Pour l14%, l'abaque donne une enthalpie de mélange à 25°C d'environ 750 J/mole, soit une enthalpie totale de 4541*750= 3400 kJ.
La capacité thermique correspondant à un pourcentage de 30% en masse sur le document fourni par RomVi est de 4,4 kJ/kg. L'augmentation de température est donc de 3400/4,4/100kg=7,7°
Dernière modification par Resartus ; 01/08/2016 à 11h17.
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Merci beaucoup pour cet éclaircissement.
Comment je peux derrière exploiter cela sachant que l'alcool et l'eau ne sont pas mélangé aux mêmes températures.
Puis je à partir de cet élévation de température, déterminer la température max de l'eau et celle de l'alcool.
L'eau mélangée est généralement plus chaude que l'alcool. Et sachant qu'elle est majoritaire dans mon mélange (60%) dois je tenir compte uniquement de sa température ?
Encore merci pour tout votre aide dans ma compréhension de ce phénomène.
Bonjour,
La différence de température ne serait pas un problème. On pourrait partir du produit à température la plus haute (l'eau dans votre cas), et soustraire à l'enthalpie de melange celle nécessaire pour porter l'alcool à la même température.
Mais en fait, compte tenu que vous êtes à des températures sans doute assez différentes de 25°C, on ne peut pas utiliser simplement les valeurs d'enthalpie de dilution et de capacités thermiques qu'on vous a indiquées.
En fouillant dans internet, j'ai trouvé ce document qui donne la méthode de calcul exacte (prenant en compte les phases vapeur), ainsi que des formules empiriques beaucoup plus détaillées pour les enthalpies de mélange et les capacités thermiques à toute température (à partir de la page 4)
http://eprints2.insa-strasbourg.fr/1402/2/2_ANNEXES.pdf
Les calculs sont évidemment beaucoup plus complexes. Bon courage....
Dernière modification par Resartus ; 01/08/2016 à 12h09.
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Bonjour,
Merci beaucoup pour votre aide.
