Présentation
Auteur(s)
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Roland SOLIMANDO : Docteur en chimie-physique - Ingénieur de l’École supérieure de chimie de Marseille - Maître de conférences à l’ENSIC
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Louis SCHUFFENECKER : Docteur ès sciences - Ingénieur de l’École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC-Nancy) - Directeur des formations à l’École des mines de Nancy (EMN) - Professeur à l’ENSIC et à l’EMN
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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
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que, dans la pratique, les applications industrielles concernent surtout les systèmes contenant un grand nombre d’espèces chimiques, il serait réducteur de considérer que l’ingénieur n’est pas intéressé par les systèmes monoconstituants. En effet, les propriétés d’un mélange sont calculées à partir des propriétés correspondantes des composés purs. Les principes et les grandeurs de base présentés dans l’article « Formalisme et principes de la thermodynamique » de ce traité permettent la description des propriétés thermodynamiques des substances pures.
La grandeur fondamentale, à partir de laquelle toutes les autres sont déduites, est le potentiel chimique qui permet de déterminer dans quelle phase (liquide, vapeur ou solide) va se trouver un corps pur dans des conditions de température et de pression données, et qui permet également de prévoir l’existence des différents équilibres entre ces phases (liquide/solide, liquide/vapeur, solide/vapeur, solide/solide).
Le formalisme mathématique employé pour calculer les propriétés thermodynamiques des corps purs est général quelle(s) que soit(ent) la(les) phase(s) considérée(s) : il consiste à considérer, dans un premier temps, les propriétés du composé supposé être un gaz parfait dans les conditions de l’expérience, puis à calculer les écarts à ces valeurs en utilisant les équations d’état permettant de décrire les propriétés volumétriques de la phase considérée.
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Équilibres solide/fluide et solide/solide du corps purArticle inclus dans l'offre
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4. Équilibre liquide/vapeur du corps pur
4.1 Introduction : le point critique
La transition liquide/vapeur peut être considérée comme une transformation de 1re espèce dans laquelle les enthalpies (ou entropies) et les volumes de vaporisation sont reliés entre eux par l’équation de Clapeyron. De même, la variation isotherme du volume en fonction de la pression suit l’allure représentée sur la figure 12 (ou sur la figure 3) : la phase stable à haute pression, c’est-à-dire la phase qui possède la plus forte masse volumique, est le liquide, tandis que la vapeur n’existe que sous basse pression, pour des valeurs élevées du volume molaire.
Cependant, il a déjà été montré 2.1.1 que cette transition de phases n’existe qu’à des températures (ou des pressions) inférieures à la température critique (ou la pression critique) du composé. Les états d’équilibres diphasiques liquide/vapeur sont donc situés sur une surface (P,v,T ) limitée dans sa partie supérieure par le point critique de coordonnées (P c , v c , T c).
Un corps pur à son point critique possède à la fois les propriétés d’un système diphasique et d’un système monophasique. C’est, en effet, le dernier point de la zone diphasique qui présente la transition liquide-vapeur, mais c’est également le premier point à partir duquel le liquide et la vapeur deviennent indiscernables pour former un fluide supercritique. Cette particularité confère à ce point, et à son voisinage immédiat, des propriétés...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SCHUFFENECKER (L.), JAUBERT (J.-N.), SOLIMANDO (R.) - Formalisme et principe de la thermodynamique - . . Traité Sciences fondamentales (1999).
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(2) - SCHUFFENECKER (L.), DELLACHERIE (J.) - Températures et enthalpies de fusion et d’ébullition normales des composés organiques. - K 570. Traité Constantes physico-chimiques (1992).
-
(3) - DELLACHERIE (J.), SOLIMANDO (R.) - Équilibres de phase des corps purs minéraux. - K 572. Traité Constantes physico-chimiques (1996).
-
(4) - REID (R.C.), PRAUSNITZ (J.M.), POLING (B.E.) - The properties of gases and liquids. - 4e édition. McGraw-Hill Book Company (1986).
-
(5) - DIAGSIM®rarr; - Logiciel permettant le tracé d’une centaine de diagrammes d’état dans le cas d’environ 800 corps purs. - École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy. Laboratoire de thermodynamique des séparations.
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