LA PILE DE DANIELL CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
LA PILE DE DANIELL – CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE Relions les 2 bornes de la pile au moyen d’un voltmètre On y lit une différence de potentiel (ddp) de 1,09 volt Cette ddp entre les 2 électrodes représente le potentiel de la pile, appelé également force électromotrice (f e m ) Mais que se passe-t-il si l’on change la
Reliability of Axial Pile Capacity Calculation Methods Final
Reliability of Axial Pile Capacity Calculation l'analyse déterministe et probabiliste de la capacité ul-time axiale, le calcul de la probabilité annuelle de rupture et le calibrage des
Comparaison de méthodes de dimensionnement de pieux sous
influence of pile type by the two approaches of design A discussion of the types of soil 4 5 2 Détermination de la capacité portante de calcul Rc,d
PREDICTING THE AXIAL CAPACITY OF SCREW PILES INSTALLED IN
pile capacity RÉSUMÉ Les résultats de 26 essais de chargement statiques sont présentés pour des pieux vissés installés en Alberta et en Colombie Britannique depuis 1998 ainsi que l’évaluation de trois méthodes de conception utilisées pour prédire la capacité axiale des pieux vissés en sols pulvérulents
Evaluation dequelques méthodes calcul des pieux forés
DE CALCUL avec: 2 1 Capacité portante des pieux isolés Les méthodes de calcul de la capacité portante des pieux peuvent être classées en trois catégories: - les méthodes « classiques» à partir des essais de laboratoire (caractéristiques de résistance au cisaille ment) Ces méthodes sont décrites dans la plupart des
Chapitre 10 : Les piles, dispositifs mettant en jeu des
2) Quantité maximale d’électricité débitée ou capacité en charge de la pile : a La pile usée : Lorsque l’état d’équilibre de la pile est atteint, la pile ne débite plus, elle est dite usée Mais avant cela, elle a fonctionné en fournissant un courant d’intensité I supposée constante Exercices n° 21 et 23 p 207/208
Chapitre 39 – Les piles réelles
L’épuisement d’une pile Lorsqu’une pile s’épuise, elle perd sa capacité à faire circuler le courant de deux manières : 1) Réduction de l’électromotance ε de la réaction chimique 2) Augmentation de la résistance interne de la pile Pile presque vide (gauche) et pile pleine (droite) Pile équivalente en série
Application du dimensionnement en capacité des piles évidées
-Pile rigide de petite hauteur (pile N°1) établi en élasticité selon RPA-88 et le calcul en le capacité selon le RPOA-2008 La structure est modélisée à l’aide du logiciel SAP2000
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Exemple: Quartz Chrono Alarme / type de pile: 1 55 Volt 55mAh Fonction Consommation Temps d’utilisation par jour Consommation journalière Consommation totale par jour Moteur pas à pas 1 5µA 24 h 36µAh Chrono Non utilisé 36µAh Alarme Non utilisé Capacité pile: 55 mAh = 55000µAh : 36µAh = durée de vie: 1527 jours ou 50 mois
PROJET DE FINDtETUDES
111 2 1 2 Calcul de la charge admissible aux états limites 71 111 2 1 3 Détermination de l'erreurrelative sur le résultat obtenu 71 111 2 1 4 Détermination de la capacité admissible du groupe de pieux 74 111 2 2 Calcul de la capacité portante admissible par la méthode pressiométrique 75 I1I 2 2 1 Hypothèses de calcul 75
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LA PILE DE DANIELL
CALCUL DE LA FORCE ELECTROMOTRICE
On y lit une différence de potentiel (ddp) de 1,09 volt. Cette ddp entre les 2 électrodes représente le potentiel de la pile, appelé également force électromotrice (f.e.m.). Mais que se passe-t- concentration des solutions ? Fermons le circuit de notre pile en ayant une solution deCuSO4 1,00M et une solution de ZnSO4 0,10M. La
tension aux bornes de la pile vaut près de 1,12 volt. Fermons le circuit de notre pile en ayant une solution de CuSO4 0,10M et une solution de ZnSO4 1,00 M. La tension aux bornes de la pile vaut maintenant de 1,06 volt.Le potentiel de la pile est lié aux composants des deux cellules de demi-réaction et dépend des
concentrations en ions des deux solutions. Pour trouver la relation mathématique permettant de calculer la f.e.m. travailler en conditions standard ( P = 1 bar = 0,986 atm, Cions = 1 mol.l-1) à 25°C.On choisit le potentiel de réduction comme étant le potentiel associé à chaque électrode.
est exprimé par la relation suivante : E° (pile) = E°réduction (cathode) E°réduction (anode)
2H+ (aq, 1mol/l) + 2 e- ҡ H2 (g, 1 atm)
E°réduction = E°oxydation = 0 V
Cette relation implique de connaître les potentiels standard absolus de chaque électrode. Or, expérimentalement, on mesure toujours une ddp entre choisissant une électrode de référence dont on fixe arbitrairement le potentiel standard à 0. standard à hydrogène introduit à une pression de 1 atm sur une électrode de platine, immergée dans une solution aqueuse de concentration 1M en ions hydronium. entre les protons et les molécules -contre : les protons sont réduits en molécules de dihydrogène et les molécules de dihydrogène sont oxydées en protons. CuSO4 1,00M ZnSO4 0,10M ZnSO4 1,00M CuSO4 0,10M www.lachimie.org 2LA PILE DE DANIELL
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autre couple, par exemple le couple Cu2+/Cu, on celle dont le potentiel est à mesurer, ici une électrode de cuivre, immergée dans une solution 1 M en ions Cu2+. Il y a donc réduction des ions Cu2+ présents en solution. électrode de cuivre joue ainsi le rôle de cathode dihydrogène en protons. La ddp mesurée entre ces deux électrodes dans les conditions standard est de + 0,34 V. Cette valeur est donc celle du potentiel standard de se détermine de la même manière. Cette fois, on ion spontanée du système entraîne une dissolution du zinc métallique. Il y a donc oxydation du zinc métallique en ions zinc. anode et où a lieu la réaction de réduction des protons en dihydrogène. La ddp mesurée entre ces deux électrodes dans les conditions standard est de 0.76 V. Ce potentiel Le zinc vaut 0,76 V. Nous sommes donc en mesure de calculer la f.e.m. de la pile de Daniell en conditions standard.Nous obtenons une valeur de 1,10 V, ce qui, aux erreurs expérimentales près, correspond à la ddp de
1,09 V que nous avions mesurée sur la pile de Daniell en conditions standard.
Pile : Cu2+ (aq, 1mol/l) + Zn (s) ѧ Zn2+(aq, 1mol/l) + Cu (s) E° (pile) = E°réduction (cathode) E°réduction (anode) = + 0,34 V ( 0,76 V) = + 1,10 V www.lachimie.org 3LA PILE DE DANIELL
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Pour chaque demi-réaction, le potentiel standard de réduction fournit une mesure de la force motrice de la réduction qui se déroule : au plus la valeur de E° est positive, au plus grande est la force motrice de la réduction. Le couple qui réagit à la cathode possède une valeur de E°réduction plus gr plus grande force motrice de la demi-réaction cathodique est utilisée pour forcer la demi-réaction de -à-dire i être illustrée graphiquement de la façon suivante dans le cas de la pile de Daniell. Il est possible de mesurer et de mettre dans des tables les valeurs des potentiels standard de réduction pour une série de composés. ne pile, les valeurs des pour comprendre les réactions redox en phase aqueuse.Zn (s) + Cu2+ (aq) ҡ Zn2+ (aq) + Cu (s)
Exemple
filament de zinc dans une solution contenant des ions Cu2+ : le zinc métallique est oxydé en ions Zn2+ et les ions Cu2+ sont réduits en Cu métallique. Le potentiel standard de réduction des ions Cu2+ étant plus positif que celui des ions Zn2+, la réduction des ionsCu2+ par Zn est un processus spontané.
Cu2+ Zn www.lachimie.org 4LA PILE DE DANIELL
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Comme dans une pile, les réactifs se transforment en produits au fur et à mesure que celle-ci débite
du courant, les concentrations en ions évoluent f.e.m. de la pile est nulle enComment peut-on dès lors calculer la f.e.m.
réactifs et les produits ne sont plus dans les conditions standard ? On sait que : 1) des concentrations suivant la relation ci- contre : G = G° + RT lnQ (Q = quotient réactionnel) (1)2) Le travail requis pour déplacer une
conducteur dépend de la charge totale déplacée et de la ddp selon la relation :Travail (J) = charge (C) x ddp (V)
une quantité de charge de 96485 C, appelée le " Faraday » :1 mol e- AE 96485 C = 1 F
4) Dans la pile de Daniell, quand une
mole de zinc est dissoute, une mole de cuivre est déposée, nécessitant le vers le cuivre : produits et produite dans les conditions standard peut être déterminée :2mole e- AE 2 x 96485 C = 2 F
Energie produite (J) =
2 x 96485 (C) x 1,10 (V) = 212267 J
travail maximum utile que le système libre de Gibbs :G° = - n F E° (2)
n =F = le Faraday
E° = ddp maximale entre les électrodes (ou f.e.m. de la pile) dans les conditions standard. Le travail est négatif puisque en effectuant un travail.Par (1) et (2), nous pouvons écrire :
G = - n F E = - n F E° + RT ln Q
E = f.e.m. de la pile pour des concentrations différentes www.lachimie.org 5LA PILE DE DANIELL
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De cette relation, nous pouvons tirer la valeur de la f.e.m. de la pile :On passe au logarithme décimal :
On effectue :
E = E° - (RT/nF) lnQ
ҧ E = E° - (2,303RT/nF) logQ
ҧ E = E° - (0,0592/n) logQ (à T = 298 K)Equation de Nernst
Remarque : quand la f.e.m. de la pile est
nulle en raison de l réactifs, les concentrations ne varient plus et le système est :G = 0 AE E = 0 AE E° = (0,0592/n) log K
Pour la pile de Daniell, comparons les résultats expérimentaux avec les valeurs obtenues en
Concentrations Résultats expérimentaux Equation de Nernst E = 1,10 (0,0592/2) log ([Zn2+(aq)] / [Cu2+(aq)])