Module 1.4 : Volumes de gaz
b) Calculer la masse molaire du N2 c) Déterminer la masse avec M = m / n d) Déterminer la nombre de molécules avec NA = N / n. Résolution :.
LAIR ET LATMOSPHÈRE
Les molécules présentes dans l'air caractérisées par leur masse molaire mmol [kg/kmol] étant les suivantes : N2 (azote)
Spécification de produit Azote N2 (gazeux
https://www.pangas.ch/fr/images/pangas_ps_azote-45_f_tcm557-114920.pdf
CORRIGÉ du Devoir Surveillé n°1
1 oct. 2015 On donne la masse molaire du soufre : M = 321 g?mol-?1. ... n2 nair. Le réactif limitant est celui qui disparaît en premier si la réaction ...
Éléments chimiques - Numéros atomiques - Masses molaires
Nom. Symbole. Z. Masse molaire Nom. Symbole. Z. Masse molaire aluminium. Al. 13. 2698 lithium. Li. 3. 6
Stickstoff N2 (tiefkalt verflüssigt)
combustible ni toxique. L'azote se comporte envers la plupart des substances comme du gaz inerte. Formule chimique. N2. Masse molaire. 2801 g/mol.
COMBUSTION
2.2 Caractéristiques chimiques des composants : NATURE. DU CORPS. SYMBOLE. CHIMIQUE. MASSE MOLAIRE. [kg/kmol]. OXYGENE. O2. 32. AZOTE. N2. 28. HYDROGENE.
polycopié de T.D.
a) La fraction massique de N2 b) La masse molaire moyenne du mélange gazeux. Exercice 5. Un réservoir contient 30 m3 d'air à 400 K et 1013.105 Pa.
Exercices de Thermodynamique
Masses molaires : M(H2)=2 g.mol?1 et M(N2) = 28 g.mol?1. On modélise l'air par un gaz parfait de masse molaire M = 29 g.mol?1.
A - Titres, vitesses et flux
Exercice 1
Pour un mélange binaire de A et B, montrer que la fraction massiqueA est reliée à la fraction
molaire x A par : a) AA AA B M xM Mx x A B b) dM x AA A Mdx MxM BA ABB 2 c) dx dM AA A MM MBA A B B
2Exercice 2
La composition de l'air est souvent donnée en termes des deux principaux constituants seulement; dans le mélange gazeux, on a :Oxygène O2
y O2 = 0,21Azote N
2 y N2 = 0,79 Déterminer la fraction massique de chacun des constituants et la masse molaire moyenne de l'air sachant que les masses molaires de l'oxygène et de l'azote sont, respectivement, 32 g/mol et 28 g/mol.Exercice 3
La composition molaire du GNL commercial est :
- méthane, CH4 94,9 %
- éthane, C 2 H 6 4,0 % - propane, C3 H 8 0,6 % - dioxyde de carbone, CO 2 0,5 %Déterminer :
a) La fraction massique du méthane. b) La masse molaire moyenne du mélange GNL. c) La masse volumique du mélange gazeux lorsqu'il est à 193 K et sous une pression de 1,013.10 5 Pa. d) La pression partielle du méthane lorsque la pression totale dans le système est 1,013.105 Pa. e) La fraction massique du propane en ppm (parts par million).Exercice 4
L'analyse d'un gaz naturel a donné les résultats suivants (en mole) : CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 9 CO 2 : 4 % N 2 : 14 % C 2 H 6 : 5 % CH 4 : 77 %Déterminer :
a) La fraction massique de N 2 b) La masse molaire moyenne du mélange gazeuxExercice 5
Un réservoir contient 30 m
3 d'air à 400 K et 1,013.10 5Pa. Sachant que la composition molaire de
l'air est de 20 % d'oxygène et 80 % d'azote, déterminer : a) La masse totale du mélange b) La concentration massique de l'azote c) La masse volumique du mélange d) La pression partielle de l'oxygèneExercice 6
Soit un mélange binaire composé de A et B en mouvement tel que : x a = 1/6 ; u* = 12 cm/s ; u a - u* = 3 cm/s ; M a = 5M b Calculer, dans le cas d'une diffusion unidirectionnelle, les quantités : u b ; u b - u* ; u ; u a - u ; u b - uExercice 7
Un mélange gazeux s'écoule dans une conduite; il a la composition molaire suivante :CO : 5 % ; CO
2 : 7 % ; O 2 : 8 % ; N 2 : 80 % Si les vitesses individuelles des constituants sont :CO : 5,5 m/s ; CO
2 : 3 m/s ; O 2 : 5 m/s ; N 2 : 16 m/strouver la vitesse du barycentre massique ainsi que la masse volumique du mélange. Le gaz est à
295 K et sous 1,013.10
5 Pa.Exercice 8
Considérons le transfert de matière, en régime unidirectionnel, pour un mélange gazeux formé
d'oxygène (A) et de gaz carbonique (B) à la température de 294 K et à la pression totale de
1,519.10
5 Pa.Sachant que :
x A = 0,4 ; u A = 0,08 m/s ; u B = - 0,02 m/s calculer : a) la masse molaire moyenne du mélange b) les concentrations massiques de A et du mélange c) la concentration molaire de B d) les vitesses de diffusion massique de A et molaire de B CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 10 e) la densité de flux molaire de transport de A f) la densité de flux massique de diffusion de BExercice 9
Montrer que dans un mélange binaire, la relation en tre la densité de flux massique de diffusion de A et sa fraction molaire est donnée par:AABBA2
A xD.MMCj où et C désignent, respectivement les concentrations massique et molaire totales.Exercice 10
Dans un mélange binaire de A et B, montrer que la relation entre la densité de flux molaire de diffusion de A et sa fraction massique est donnée par : AA gradMMD CJ BAAB2Exercice 11
Un mélange liquide contient 58,8 % en mole de toluène de masse volumique A = 870 kg/m 3 et41,2 % en mole de CCl
4 de masse volumique B = 1630 kg/m 3 . Calculer le rapport massique du toluène ainsi que sa concentration massique en supposant qu'il n'y a pas modification des volumes des constituants lorsqu'on réalise leur mélange.Exercice 12
On réalise un mélange liquide de benzène (C 6 H 6 ) de volume V (masse volumique 880 kg/m 3 ) et de nitrobenzène (C 6 H 5 NO 2 ) de même volume V (masse volumique 1200 kg/m 3 ). En supposant qu'iln'y a pas de modification des volumes des constituants lorsqu'on réalise leur mélange, calculer la
concentration molaire du benzène et la masse volumique du mélange.Exercice 13
Calculer la concentration massique du dioxyde de soufre mélangé à l'air si son rapport massique est
égal à 0,552. Le mélange est à la température de 50°C et la pression totale est égale à 2 atm.
B COEFFICIENT DE DIFFUSION
Exercice 14
Calculer le coefficient de diffusion de NH
3 dans l'azote à 353 K et 200 kPa. Comparer la valeur trouvée à celle expérimentale, D AB = 1,66.10- 5 m 2 /s (Sherwood et al 1975). Les valeurs des paramètres de Lennard-Jones sont : CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 11 i i/ k (°K) NH 3 N 2 2,9003,798 558,3
71,4Exercice 15
Evaluer le coefficient de diffusion du CO
2 dans l'air à 20°C et à pression atmosphérique. Comparercette valeur avec celle donnée expérimentalement dans les tables. (Utiliser le tableau donnant les
paramètres du potentiel de Lennard-Jones)Exercice 16
En partant de la définition du coefficient de diffusion d'un constituant A dans un mélange m composé de n constituants (relation I), trouver ce coefficient dans le cas où seul A diffuse.On donne :
(I) dzdyCy D A* A*iA Am n 1=i avec dy dzCC CDuuAAi2AiiA
iAnExercice 17
Calculer le coefficient de diffusion de l'ammoniac (A) dans l'azote (B) à 1 atm. et 30°C si l'on
considère (d'après les tables) que D A-airà 1 atm. et 0°C est égal à 0,98 cm
2 /s et D AC (C:O ) à 1 atm. et 20°C égal à 0,253 cm 2 /s. On suppose que l'air se compose uniquement d'azote (79 %) et d'oxygène (21 %). On donne : Dy Dy D AmB ABC AC 1y APour le calcul des coefficients de diffusion des différents binaires, on a utilisé la relation de Fuller,
valable pour les basses pressions. 21/3B1/3A5,0
BA1,753-
AB vvPM1M1T.10
D v A , v B : volumes molaires partiels (supposés constants ici) CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 12Solutions du chapitre II
Exercice 1
a)BBAAAA
BBAAAA
BBAAAA
BAA AMxMxMx
M.NxM.NxM.Nx
MNMNMN
mmm2BBAAABA2
BBAAAABBA
2BBAAAAABABBAAAA
ABBBA2
BBAAAABBAABBAAAA
A )MxMx(dxMM )MxMx(dx)xx(MM )MxMx(dxMx)MM()MxMx(dxMd dxdx 1x xcomme )MxMx(Mx)dxMdxM()MxMx(dxMd b)
2BBAABAA2
BBAABABAA
2BBAABAAABBAAAA
AABBA2
BBAAAABBAAAABBAA
ABBAA AABBAAAA
BBAAAA
BAA A )MM(MMd )MM(MM)(d )MM(MMMM)Md(dx dd 1 comme )MM(M)MdMd(Md)MM(dx MMMMmMmMm
MmMmMm
NNN xc)
Exercice 2
a) On utilise la question a) de l'exercice 177,023,01123,0
2821,03279,032.79,0
MyMyMy
ONNNOO
OO O CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 13 mol/g 84,282879,03221,0 MyMyMy NMN NMN NmNmM b)
NNOOiiiiiii
Exercice 3
a) On utilise la question a) de l'exercice 1 ppm 156000156,086,1644006,0 MMy MyMy e)Pa 10.96,010.013,1949,0P DALTON) de (loi PyP y NNPP NRTPVRTNVP : écrire donc pouvons nous parfaits, supposés gaz de mélangeun avons Nous )dg/l 067,1g/m 1067193314,886,1610.013,1 parfait) (gaz M
RTPMVNMyVN
VM.Ny VMN Vm Vm )cg/mol 86,1644005,044006,03004,016949,0MyM )b9,044005,044006,03004,016949,016949,0
MyMy PP iiPPP55AAAA
AAAA3 5ii iiiiiiiii AA AExercice 4
a) On utilise la question a) de l'exercice 3 iiNN N MyMy20,01677,03005,02814,04404,02814,0
b) On utilise la question b) de l'exercice 2 mol/g 5,19MyM ii CHAPITRE II NOMENCLATURE DES SYSTEMES DIFFUSIONNELS 14Exercice 5
g 26318)8,0282,032(400314,83010.013,1 parfait) (gaz yMRTPVyMNNyMNMmm a)
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