Thermochimie Laver

7/31/2019 Thermochimie Laver

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DierickxStphane LaverrireRomain TissotJean-Marie

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Thermochimie:Bombecalorimtrique

IButdelexprience

Lebutdecetteexprience,estdedterminerlachaleurdecombustionduchocolat

etdelhuile,volumeconstant.

Dansunpremiertemps,labombecalorimtriqueestcalibre,laidedunepastille

dacidebenzoque,dechaleurdecombustionconnue.

Enfin,onraliselamesureaveclechocolat,deuxfoispourplusprcision.

IIPartiethorique

Danscetteexprience,onmesurelaquantitdechaleurproduiteparlacombustion

dediversessubstances.Puisquecettechaleurestconserve,onutiliselquationci-dessous

reliantlespropritsthermodynamiquesdeschantillonsanalyss.

Q=(Kbombe+Kreservoir+Keau)T=qv+q

Q= chaleurtotaledgageparlacombustion

qv= chaleurdecombustiondelchantillon

q= chaleurdecombustiondufildenickeline

Kx= chaleurspcifiquedex

Lachaleurdgageestainsiconfinedanslabombecalorimtrique,sequisetraduit

paruneaugmentationdetempraturedumilieu(T).

Cependant,avanttoutesmesures,labombedoittrecalibre,cest--direqueK(ci-

dessous)doittredtermin.Pourcefaire,onprocdelacombustiondunesubstance(en

loccurrenceunepastilledacidebenzoique)dontlachaleurdecombustionestconnue.

Ainsi,K=Kbombe+Kreservoir=(qv+q)/TKeau AvecKeau=meauCp,eau

UnefoisKdtermin,onpeutprocderlacombustiondelchantillonetapprcisachaleurdecombustionselonlquationradaptedelamaniresuivante:

qv=(Kbombe+Kreservoir+Keau)Tq=(K+Keau)T-q


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IIIModeopratoire:

1)Appareillage

Labombecalorimtrique,rcipientindformableestplacedansuneenceinte

calorimtriqueremplideau.Celle-ciestmuniedunthermomtreainsiquunagitateurpour

homogniserlatemprature.Labombeestaussirelieungnrateurdecourant.

2)Manipulation

Toutdabord,2000gdeauestplacdanslenceintecalorimtrique,une

tempraturede23C.Ensuite,labombecalorimtriqueestcalibreavecunepastilledacide

benzoque.Lapastilleestpralablementpeseetattacheunfildenickline(pes

pralablement),letoutfixlintrieurdelabombecalorimtrique.10mLdeauestajout

labombecalorimtrique,puiscelle-ciestfermeetdeloxygneestajoutjusqu'une

pressionde30atm.Labombeestensuiterelieungnrateurdecourant(grceaux

bornessituessurlecouvercledelabombe),puisplacedanslenceintecalorimtrique.

Durantles5premiresminutes,nousavonslaisslatempraturesestabiliser.Puislecourantestdclench,cequiinduitlacombustionduproduit.Latempratureestalors

relevetoutesles15secondspendant10minutes.Lacombustionestalorstermine,la

bombeestdoncextraitdelenceinte,puisouverteenlaremettantlapressionextrieure.

Lesrestesdefiletdeproduitquinontpasbrul,sontalorspessetapprcis.

Onralisecettemmemanipulationunefoisdeplus,pourcalibreravecplusde

prcisionnotrebombecalorimtrique.

Puis,onprocdedelammefaon,enremplaantlapastilledacidebenzoquepar

duchocolat,pourpouvoirdterminerachaleurdecombustion(enfaisantdeuxfois

lexpriencepourunemeilleureapprciationdesrsultats).


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Temprature[K]

Temps[s]

Acidebenzoque1

Enfin,toujoursenrespectantlammeprocdure,ondterminelachaleurde

combustiondelhuile,enplaantleliquidedansunecapsule.Oneffectuedeuxfois

lexprience,unefoisaveclacapsuleseuleetunefoisaveclhuileetlacapsulepour

soustrairelachaleurdecombustiondutout,lachaleurdecombustiondelacapsule,et

ainsidtermincelledelhuile.

IVCalibragedelabombecalorimtrique

Lacombustiondelacidebenzoque(dontlachaleurdecombustionestconnue),

nouspermetdecalibrerlabombecalorimtrique,onobtientlesrsultatssuivants:

Acidebenzoque1

mchantillon[g]: 0.9778mfil[g]: 0.0169

mtot.[g]: 0.9947

mseauvide[g]: 820

mfilrestant[g]: 0.0071

meau[g]: 2002

Ceau[J/gK]: 4.18 Ca.benzoque[kJ/g]: 26.45 Cfil[KJ/g]: 5.85

Keau[J/k]: 8368.36 Qa.benzoque[KJ]: 25.86 Qfil:[KJ]: 0.06

K'1: 2.33

Acidebenzoque2

T[K]: 2.56

K'2: 2.29

K'moyen: 2.31

Ta[K]: 296.41 a[s]: 300 r1: 1.48E-05

Tb[K]: 298.01 b[s]: 390 r2: 4.36E-05

Tc[K]: 298.85 c[s]: 600 T[K]: 2.42E+00

Temprature[K]

temps[s]

Acidebenzoque2


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VRsultatsdesexpriences

1)LeChocolat

Chocolat1

T[K]: 2.45

Qchoc.[KJ]: 26.08

Qchoc.massique[KJ/g]: 23.11

Chocolat2

T[K]: 2.43

Qchoc.[KJ]: 25.92

Qchoc.massique[KJ/g]: 22.97

Pratique:

Qchoc.massiquemoyen[KJ/g]: 23.04

Thorique*:

Qchocolat[KJ/g]: 22.9

Diffrence[%] 0.6

*surhttp://www.caillier.ch

2)Lhuile

Capsulevide:

T: 0.58

Qcapsule[KJ] 6.11

Qmassiquecaps.[KJ/g] 218.09

Temprature[K]

Temps[s]

Chocolat1

Temprature[K]

Temps[s]

Chocolat2

Temprature[K]

Temps[s]

Capsulevide


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Capsuleavechuile

T: 0.58

Qcapsule+huile[KJ] 25.37

Qhuile[KJ] 19.26

Qmassiquehuile[KJ/g] 26.44

VIDiscussiondesrsultatsetconclusion

Encequiconcernelechocolat,lavaleurobtenueesttrsproche(0.6%derreur)

delavaleurdelalittrature(donneparlefabricant),deplusnosdeuxexpriencesont

donndesrsultatssemblables.Onpeutdoncdirequenotreexpriencesestbien

droule.

Pourlhuile,nousnavonspasdevaleurdecomparaison,cependant,ilsagissait

dhuiledolivedontlavaleurnutritionnelleestenvironde35KJ/g,cequirestedansle

mmeordredegrandeur.Nousnoustionsbasssurlesvaleursobtenuespardes

collguespourlhuileaveclacapsule.

Nouspouvonsdoncdirequedanslensemblelesexpriencesquenousavons

menes,ontbienfonctionnetnousavonspunousfamiliariseraveccettemthode

danalysepermettantdemesureruneenthalpiedecombustion.

VIIBibliographie

- HansHagemann,ProtocoledestravauxpratiquesdechimiephysiqueI,(2011),p.46-50

- AndreasHauser&HansHagemann,PolycopidechimiephysiqueI,(2011)- DavidR.Lide,HandbookofChemistryandPhysics,(2007-2008)

Temprature[K

]

Temps[s]

Capsuleavechuile


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VIIIExercices

Unevoitureconsomme6litresdessencepour100km.Silonsupposepoursimplifierque

lessenceestconstituede n-octanepur,calculer lnergiedgageparla combustion.Si

lonavaitutilislammequantitdoctanepourchauffer100m3deaudunepiscine,quelle

seraitlaugmentationdetempraturecorrespondante?

octane=703g/L Hcomb(octane)=47.84kJ/g

Ainsi,pour6litredoctaneona: Moctane=(6L)(703g/L)=4218goctane

Qv=(4218g)(47.84kJ/g)=201,9MJ=2108J(pour6Ldoctane)

Lachaleurncessairepourchauffer100m3deauest: Q=meauCp,eauT

Avec: meau=106g/m

3100m

3=10

8g et Cp,eau=4.186J/(gK)

Ainsi: T=Qv/(Cp,eaumeau)=0.48K=0.48C

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