Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-Noël JAUBERT : Docteur en chimie physique - Ingénieur de l’École supérieure de chimie de Marseille - Maître de conférences à l’ENSIC (École nationale supérieure des industries chimiques)
-
Louis SCHUFFENECKER : Docteur ès sciences - Ingénieur ENSIC - Professeur de thermodynamique à l’ENSIC - Directeur des études et de la formation doctorale à l’EMN (École des mines de Nancy)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’estimation des propriétés thermodynamiques des mélanges nécessite, en premier lieu, de connaître les propriétés correspondantes de chacun des corps purs présents dans le mélange.
Or il est fréquent qu’un mélange de composition donnée, placé dans une cellule thermostatée à la température T et pressurisée à la pression p soit diphasique. Le cas le plus couramment rencontré est celui de l’équilibre liquide-vapeur (la phase liquide est en équilibre avec la phase vapeur qui la recouvre). C’est, à titre d’exemple, ce qui se passe sur les plateaux d’une colonne à distiller.
Afin de pouvoir calculer la composition des phases liquide et vapeur en équilibre sous une température et une pression données, il est nécessaire de connaître avec précision la pression de vapeur de chacun des corps purs présents dans le mélange considéré. C’est le but de cet article, qui donne des corrélations simples à mettre en œuvre permettant de calculer la pression de vapeur d’un corps pur à toute température. Leur précision est voisine de la précision expérimentale avec laquelle les tensions de vapeur peuvent être mesurées.
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Règle des phases de Gibbs4. Intégration de l’équation de Clapeyron
L’équation différentielle de Clapeyron est parfaitement rigoureuse, mais son intégration ne peut se faire sans approximation, car l’enthalpie et le facteur de compressibilité de vaporisation sont des fonctions compliquées de la température.
Comme le montre la figure 2, ces deux grandeurs
sont des fonctions décroissantes de la température, qui ne sont définies que pour des températures comprises entre la température triple (T tr) et la température critique (T C ). Ces 2 fonctions s’annulent pour T = TC et possèdent en ce point une tangente verticale.
En revanche, la figure 2 montre également que le rapport :
proche de Δvap H (T ) à basse température, ne subit pas d’importantes variations avec la température et qu’il tend vers une limite finie lorsque T = T C après être passé par un minimum.
4.1 Relations à deux paramètres
Comme le montre la figure 2, on peut, avec une très bonne approximation, considérer la fonction Ω (T ) comme indépendante de la température. L’intégration élémentaire de l’équation [6] conduit alors à une expression mathématique de la forme :
( 7 )
c’est-à-dire que, dans le cadre de cette approximation, le logarithme népérien de la pression de saturation est une fonction linéaire de...
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Intégration de l’équation de Clapeyron
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - YAMS (C.), LIN (X.), BU (L.), HOPPER (J.) - Handbook of vapor pressure. - Vol. 1 à 4. Gulf Publishing Company (1995).
-
(2) - PÉNELOUX (A.) - Thermodynamique fondamentale et générale. - Cours distribué à l’ENSSPICAM (École nationale supérieure de synthèses, de procédés et d’ingénierie chimiques d’Aix-Marseille).
-
(3) - REID (R.), PRAUSNITZ (J.), SHERWOOD (T.) - The properties of gases and liquids. - 3e Édition. McGraw-Hill Book Company (1977).
-
(4) - REID (R.), PRAUSNITZ (J.), POLING (B.) - The properties of gases and liquids. - 4e Édition. McGraw-Hill Book Company (1977).
-
(5) - VAN NESS (H.), ABBOT (M.) - Classical thermodynamics of nonelectrolyte solutions with applications to phase equilibria. - McGraw-Hill Book Company (1982).
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