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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