Application industrielle de la chimie exo 2

[gts2]

J'ai tout repris à zéro, mais la conclusion est que je ne vois pas comment obtenir les 3137,13 K du corrigé.

acetylene-or.pdf
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[Lavendou]

Bonjour pour résoudre l'intégrale, on peut utiliser la méthode de bissection ou une autre méthode qui nécéssite un programme informatique. Ici à l'examen je ne peux avoir qu'une calculatrice et une feuille. Du coup je doute que je puisse avoir recours à un procédé nécéssitant python pour résoudre. Il faut noter que les Cp varient en fonction de la température. C'est pour quoi les Cp sont fonctions de T.
Voici la table avec les Cp demandés. Avez-vous une méthode autre que celle de la bissection pour résoudre cette intégrale? Car elle me semble un peu et j'ai peur de n'avoir pas le temps à l'examen.

Merci d'avance

[Lavendou]

La solution est donc bien de prendre d'autre Cp qui permettent de prendre en compte la corrélation du Cp à la température? car Cp est fonction de la température

[gts2]

Du coup je doute que je puisse avoir recours à un procédé nécessitant python pour résoudre. Avez-vous une méthode autre que celle de la bissection pour résoudre cette intégrale ?

Pour calculer , il n' y a pas besoin de Python.
Le résultat est un polynôme d'ordre 2 soluble à la main, il n'y a pas besoin de bissection pour trouver les racines.

[Lavendou]

Est-ce que vous pensez que la difficulté provenait d'utiliser un chiffre fixe pour le Cp alors que le Cp aurait du être une fonction de T?

Merci encore

[gts2]

J'ai repris avec vos données, cela ne marche toujours pas...

acetylene-or.pdf

Je pense sérieusement depuis un certain temps qu'il y a un problème de texte.

[Lavendou]

Tf = 3137,13K
Peut-être faut-il interpréter température de sortie après échauffement de l’or,
dans ce cas 0,55 · ∆r H = ∆r H +
¡
Tf −Ti
¢ ¡Cp(H2O)+2Cp(CO2
)
¢
. Ajout données :
Cp(CO2
) ≈ Cp(H2O) ≈ 35,1J/mol/K ce qui conduit à ∆T =
0,45×1253103
3×35,1
= 5355K très
1
loin de 3137 K. Ceci étant ce calcul n’a pas grand sens, c’était juste pour se rattraper aux
branches. On utilise l’enthalpie de réaction avec H2O vapeur ∆r H = −1255kJ/mol
Le calcul direct donne 0 = ∆r H +
¡
Tf −Ti
¢ ¡Cp(H2O)+2Cp(CO2
)
¢
soit ∆T =
1253103
3×35,1
= 11900K!
Le calcul avec de l’air et donc, d’après C2H2 +
5
2
O2
=2CO2 + H2O, avec 10N2 de
Cp = 29,1J/mol/K donne 0 = ∆r H +
¡
Tf −Ti
¢ ¡Cp(H2O)+2Cp(CO2 +10Cp(N2
)
¢
soit
∆T =
1255103
3×35,1+10×29,1
= 3161K soit 3434 K. On se rapproche . . .
Pour la combustion de C2H2
(avec H2O vapeur), on a : ∆r H = −1255kJ/mol
Calcul complet avec de l’air
Cp = Cp(H2O)+2Cp(CO2 +10Cp(N2
) = a +bT avec a = 373,21 et b = 97,4 · 10−3
0 = ∆r H +
Z Tf
Ti
(a +bT )dT = ∆r H +
·
aT +
b
2
T
2
¸Tf
Ti
donne Tf = 2712K = 2414◦C
Donc toujours pas . . .



J'ai du mal à comprendre ici ne suffit-il pas de résoudre l'intégrale en ayant température initiale? Et en mettant bien les Cp à leur place? Bien que longue c'est la meilleure solution?

Je dois obligatoirement passer par les intégrales pour résoudre la température finale

[gts2]

J'ai du mal à comprendre ici ne suffit-il pas de résoudre l'intégrale en ayant température initiale? Et en mettant bien les Cp à leur place? Bien que longue c'est la meilleure solution?
Je dois obligatoirement passer par les intégrales pour résoudre la température finale.

J'ai du mal à comprendre aussi : le calcul complet avec de l'air est fait exactement comme cela. Le problème étant qu'on ne trouve toujours pas la bonne température avec ces 6 chiffres significatifs.

Mais, à mon avis, l'important est que vous ayez compris, l'exo en lui-même si vous ne trouvez pas la température du corrigé (et à mon avis, c'est impossible), ce n'est pas grave.

[Lavendou]

Comment vous auriez trouvé l'intégrale? La méthode des bissections est-elle utile ici ? Pour résoudre l'intégrale, il faut donc intégrer les Cp l'ensemble de l'intégrale , ensuite on a T initiale et comme inconnu seulement T finale. Mais cette immense intégrale au départ est égale à 0 ? Comment faut-il résoudre cette intégrale?

[gts2]

Comment vous auriez trouvé l'intégrale ?

Vous voulez dire comment "j'ai" ? Dans le dernier paragraphe du pdf "calcul complet avec de l'air", le calcul est fait.

La méthode des bissections est-elle utile ici ?

C'est une équation du second degré, qui a des solutions connues exactes, pas besoin de méthode d'approximation.

Pour résoudre l'intégrale, il faut donc intégrer les Cp l'ensemble de l'intégrale, ensuite on a T initiale et comme inconnu seulement T finale.

C'est bien cela.

Mais cette immense intégrale au départ est égale à 0 ? Comment faut-il résoudre cette intégrale?

On fait d'abord quelques calculs préliminaires : avec H2O vapeur ; on calcule que l'on écrit sous forme a+bT
Il reste alors une intégrale "normale" qui donne donc une équation du second degré à résoudre.

Tout cela est dans le pdf du message #36.

[Lavendou]

Voici un peu plus de détails sur la solution.

On peut voir que le grand calcul avec les intégrales est égale à Qr/p


Voilà pourquoi , je proposais bissections car nous avions la valeur finale Qr/p

[Lavendou]

F3B21EB5-0185-4CB2-BE64-F95B5833AA41.jpgBDEC64F9-7E3A-4942-A003-D2783A278A70.jpg
Voici mes calculs en comptant n2 et 373 comme température de changement d’état. De plus, je commence directement à 373 pour h2o gazeux. Est-ce correct ? Car 373K c’est la température de vaporisation de l’eau en kelvin. Pouvez-vous me dire pourquoi je n’obtiens pas la bonne réponse ? Le prof m’a assuré qu’il fallait faire comme ça avec intégrale je veux dire , je n’ai pas d’informations sur le fait d’inclure ou non n2 dedans .
Merci d’avance

[gts2]

De plus, je commence directement à 373 pour H2O gazeux. Est-ce correct ?

Non car votre table est à 25°C, donc la réaction H2O (l) -> H2O (g) est calculée à 25°C et il n'y a donc pas chauffage de H2O (l) et le chauffage de H2O (g) se fait à partir de 298 K.

Je n’ai pas d’informations sur le fait d’inclure ou non N2 dedans.

Si : pas de N2 car oxygène pur. J'avais pris de l'air pour obtenir une température raisonnable mais là avec un chalumeau qui débite 0,4 mmol de C2H2 et s'arrête ...

Pouvez-vous me dire pourquoi je n’obtiens pas la bonne réponse ? Le prof m’a assuré qu’il fallait faire comme ça avec intégrale je veux dire.

Je finis par aboutir à qqch de proche :

[Lavendou]

Non car votre table est à 25°C, donc la réaction H2O (l) -> H2O (g) est calculée à 25°C et il n'y a donc pas chauffage de H2O (l) et le chauffage de H2O (g) se fait à partir de 298 K.

Pouvez-vous être plus clair svp par rapport aux raisons? Nous utilisons des données qui ne correspondent pas aux informations?

Pour n(H2O)*delta vap (H2O) j'ai
(4.15*10^-4mol)*46900(46.9kJ)=19.46 Pouvez-vous m'expliquer mon erreur?


Je n'ai pas l'impression que vous prenez votre "a" et "b" des tables thermodynamiques. je pensais que c'était les Cp dans les tables. D'ou proviennent-ils svp?

Merci d'avance

[gts2]

On en revient toujours au même : on n'a pas toutes les données que vous possédez :

- d'après les tables que vous avez fournies la vaporisation de l'eau à 25°C c'est 44,23 ; là vous sortez un 46,9 d'où sort-il ? Cela ne peut être à 100°C puisque cela devrait être plus faible.

- de même le "a" est calculé à partir de vos tables : a =4,15e-4 × (30,01 + 2 × 32,20)=0,03918

Les tables étant à 25°C pour les enthalpies on effectue les réactions suivantes (C2H2+O2 -> CO2 +H2O (l) à 25°C) puis (H2O (l) -> H2O (g) à 25°C température des tables) puis chauffage des gaz de 298 K à Tf.

Donc les résultats fournis proviennent de VOS tables.

Si vous avez d'autres données pour suivre votre chemin (par exemple enthalpie de vaporisation de l'eau à 100°C) ou des a, b différents de ceux que j'utilise, fournissez-les.

[Lavendou]

Bonjour

Il est dans l'énoncé de la question que voici

"L’oxysoudage est un procédé de soudage de métaux via la combustion de l’acétylène (C2H2 (g))
avec le dioxygène pur. La température de la flamme peut atteindre jusqu’à 3100°C. Un artiste
désire souder deux pièces d’un bijou en utilisant 1,97 g d’or. On considère que l’enthalpie de
vaporisation de l’eau est égale à 46,9 kJ/mol et que la combustion se déroule dans les
conditions standards, à 25°C"

On peut lire 46.9kJ/mol

Je pense que ça rapproche la solution de la bonne solution comme il ne manque presque rien pour l'avoir

[gts2]

D'accord, mais

- comme il n'est pas précisé à quelle température on a ce 46,9 kJ/mol, autant considérer qu'il est à 25°C ce qui simplifie le problème
- si vous utilisez des tables non cohérentes avec les données du texte, il est un peu normal que vous ne trouviez pas 3173,13 K (surtout le ,13 ...)

[Lavendou]

Parfait je considère donc qu'il est à 25 degré.

Pour le 2e point, je prends le 46,9kJ du texte et les Cp des tables. Est-ce correct?
Il s'agit juste de prendre le 46.9kJ pour le changement de phase qui est un point précis. Pour le reste je prends les infos de la table qui est fourni avec l'exercice. Est-ce correct?

Voici le correctif complet

Pouvez-vous m'aider svp?

Je ne tombe pas sur la bonne réponse

[gts2]

Avec les calculs du message #43 et votre valeur de vaporisation, je trouve 3134 K.

[Lavendou]

Capture d’écran 2023-04-13 163540.png
Voici donc les calculs, vous modifiez donc la valeur 18,34 tirez du petit calcul pour le changement d'état de l'H2o. Vous avez donc un chiffre légèrement plus grand. Vous avez Ti= 298K.

Le calcul pour calculer "a" reste-t-il le même du coup ? Je n'ai pas l'impression que le 46,9kJ vient le modifier.

Comment calculer "b" svp?

Est-ce possible d'avoir une photo de vos calculs svp?
J'ai ici une photo des tables thermodynamiques Capture d’écran 2023-04-13 164221.png

[gts2]

Comment calculer "b" svp?

"b" est calculé à partir de vos tables : b =4,15 10^-4 × (10,7 + 2 × 22)10^-3=2,27 10^-5
a ne change pas.
Les calculs sont dans le message #43

Je regarde vos calculs.

[Lavendou]

Pourquoi un "+" ici?
Ce n'est donc pas Tf-Ti pour le remplacement des bornes ou alors il y a "--" qui donne "+" que je n'ai pas vu?

Ou alors vous avez compté une grand parenthèse juste après le "-" et c'est une faute de frappe?

Merci encore
voir image svp

[Lavendou]

En sachant que j'obtiens la bonne réponse 3134K en prenant en compte le + et non le - comme je pensais


Merci d'avance

[gts2]

Pourquoi un "+" ici ? Ou alors ... c'est une faute de frappe?

C'est bien une faute de frappe ... Désolé.