Exercices 443
On donne la constante des gaz parfaits R = 8,31 J · K
−1
· mol
−1 .
Exercice 16.7 Stockage sous contrôle
On cherche à stocker avec un maximum de sûreté un kilogramme de dioxyde de carbone sous
forme d’un mélange liquide-vapeur, enfermé dans une enceinte indéformable de volume V 0 , à la
température T i = 260 K. Le récipient contentant le fluide est prévu pour résister jusqu’à une
pression de 50 bar. La figure suivante montre le diagramme de Clapeyron du dioxyde de carbone,
de masse molaire M CO2 = 44 g · mol
−1 .
1. Indiquer sur ce diagramme les zones
correspondant au dioxyde de carbone liquide, gazeux, et diphasé.
2. Compléter ce diagramme en traçant
l’allure des isothermes T = 260 K et
T = 290 K.
3. Déduire de la lecture de ce diagramme
la valeur de la pression de vapeur saturante à la température T i , ainsi que
les volumes massiques du liquide saturant et de la vapeur saturante à cette
température.
4. Le récipient subit une élévation accidentelle de température l’amenant à
290 K. Comment choisir V 0 pour que
le récipient n’explose pas ? Dans quelle
zone faut-il absolument éviter de se placer ?
10
−3
10
−2
v (m
3 · kg
−1 )
10
1
10
2
P (bar)
304 K
260 K
270 K
280 K
290 K
Dioxyde de carbone (CO 2 )
Exercice 16.8 Rouler vert
Alain est un homme prévoyant : croyant en la chimie
verte et en l’usage de biocarburant et ayant accès à
de l’azote liquide et à du bioéthanol, il a congelé et
stocké ce dernier sous forme solide. Il décide cependant un jour d’utiliser une partie de son biocarburant
et le décongèle en utilisant une puissance de chauffe
constante de 500 W. La masse de l’éthanol utilisé est
m = 1,0 kg. Comme c’est un homme curieux, il profite de l’occasion pour suivre l’évolution de la température du kilogramme d’éthanol au cours de son réchauffement à la pression atmosphérique ambiante. Il
reporte sur un graphe l’évolution de la température
avec le temps et obtient la courbe ci-contre.
0
10
20
30
40
50
t (min)
−200
−150
−100
−50
0
50
100
150
T (
◦
C)
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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On donne la constante des gaz parfaits R = 8,31 J · K
−1
· mol
−1 .
Exercice 16.7 Stockage sous contrôle
On cherche à stocker avec un maximum de sûreté un kilogramme de dioxyde de carbone sous
forme d’un mélange liquide-vapeur, enfermé dans une enceinte indéformable de volume V 0 , à la
température T i = 260 K. Le récipient contentant le fluide est prévu pour résister jusqu’à une
pression de 50 bar. La figure suivante montre le diagramme de Clapeyron du dioxyde de carbone,
de masse molaire M CO2 = 44 g · mol
−1 .
1. Indiquer sur ce diagramme les zones
correspondant au dioxyde de carbone liquide, gazeux, et diphasé.
2. Compléter ce diagramme en traçant
l’allure des isothermes T = 260 K et
T = 290 K.
3. Déduire de la lecture de ce diagramme
la valeur de la pression de vapeur saturante à la température T i , ainsi que
les volumes massiques du liquide saturant et de la vapeur saturante à cette
température.
4. Le récipient subit une élévation accidentelle de température l’amenant à
290 K. Comment choisir V 0 pour que
le récipient n’explose pas ? Dans quelle
zone faut-il absolument éviter de se placer ?
10
−3
10
−2
v (m
3 · kg
−1 )
10
1
10
2
P (bar)
304 K
260 K
270 K
280 K
290 K
Dioxyde de carbone (CO 2 )
Exercice 16.8 Rouler vert
Alain est un homme prévoyant : croyant en la chimie
verte et en l’usage de biocarburant et ayant accès à
de l’azote liquide et à du bioéthanol, il a congelé et
stocké ce dernier sous forme solide. Il décide cependant un jour d’utiliser une partie de son biocarburant
et le décongèle en utilisant une puissance de chauffe
constante de 500 W. La masse de l’éthanol utilisé est
m = 1,0 kg. Comme c’est un homme curieux, il profite de l’occasion pour suivre l’évolution de la température du kilogramme d’éthanol au cours de son réchauffement à la pression atmosphérique ambiante. Il
reporte sur un graphe l’évolution de la température
avec le temps et obtient la courbe ci-contre.
0
10
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50
t (min)
−200
−150
−100
−50
0
50
100
150
T (
◦
C)
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