Pour étudier l'absorption d'ammoniac contenu dans l'air par de l'eau à pression atmosphérique entre 20 et 40°C, on demande de tracer les isothermes d'absorption à 20, 30 et 40°C à partir des données du tableau suivant, en coordonnées rapports molaires.
Pour les échelles, on se limitera à des rapports molaires de 0.14 en phase liquide et en phase gaz.
Correction
Equilibre eau NH3 air à pression atmosphérique en coordonnées rapports molaires en amoniaque |
X |
Y (0°C) |
Y(10°C) |
Y(20°C) |
Y(30°C) |
Y(40°C) |
0.0106 |
|
0.0040 |
0.0080 |
0.0000 |
0.0207 |
0.0212 |
|
0.0093 |
0.0160 |
0.0261 |
0.0411 |
0.0318 |
|
0.0151 |
0.0245 |
0.0405 |
0.0629 |
0.0424 |
|
0.0201 |
0.0339 |
0.0557 |
0.0870 |
0.0529 |
0.0150 |
0.0258 |
0.0435 |
0.0719 |
0.1119 |
0.0794 |
0.0238 |
0.0410 |
0.0704 |
0.1172 |
0.1875 |
0.1059 |
0.0342 |
0.0582 |
0.1008 |
0.1692 |
0.2816 |
0.1588 |
0.0595 |
0.1016 |
0.1765 |
0.3081 |
0.5606 |
0.2118 |
0.0920 |
0.1577 |
0.2795 |
0.5200 |
1.0822 |
0.2647 |
0.1335 |
0.2338 |
0.4259 |
0.8627 |
2.3628 |
0.3176 |
0.1856 |
0.3333 |
0.6450 |
1.4837 |
10.1765 |
0.4235 |
0.3333 |
0.6558 |
1.6207 |
17.5366 |
|
0.5294 |
0.5670 |
1.3676 |
9.2703 |
|
|
0.6353 |
1.0000 |
|
|
|
|
0.7412 |
1.9231 |
|
|
|
|
0.8471 |
5.1290 |
|
|
|
|
Equilibre eau NH3 air à pression atmosphérique en coordonnées titres molaires |
x |
y (0°C) |
y(10°C) |
y(20°C) |
y(30°C) |
y(40°C) |
1.05% |
|
0.39% |
0.79% |
0.00% |
2.03% |
2.07% |
|
0.92% |
1.58% |
2.54% |
3.95% |
3.08% |
|
1.49% |
2.39% |
3.89% |
5.92% |
4.06% |
|
1.97% |
3.28% |
5.28% |
8.00% |
5.03% |
1.47% |
2.51% |
4.17% |
6.71% |
10.07% |
7.36% |
2.33% |
3.93% |
6.58% |
10.49% |
15.79% |
9.57% |
3.30% |
5.50% |
9.16% |
14.47% |
21.97% |
13.71% |
5.62% |
9.22% |
15.00% |
23.55% |
35.92% |
17.48% |
8.42% |
13.62% |
21.84% |
34.21% |
51.97% |
20.93% |
11.78% |
18.95% |
29.87% |
46.32% |
70.26% |
24.11% |
15.66% |
25.00% |
39.21% |
59.74% |
91.05% |
29.75% |
25.00% |
39.61% |
61.84% |
94.61% |
|
34.62% |
36.18% |
57.76% |
90.26% |
|
|
38.85% |
50.00% |
78.95% |
|
|
|
42.57% |
65.79% |
|
|
|
|
45.86% |
83.68% |
|
|
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|
Pour tracer les isothermes, il faut calculer les rapports molaires de la phase liquide (eau - NH3) et de la phase gaz (air - NH3) en équilibre, à pression atmosphérique.
Calcul du rapport molaire en phase liquide:
- XNH3mol=(mNH3/MNH3)/(meau/Meau)
L'application numérique pour la solution contenant 7.5g d'NH3 pour 100 g d'eau donne:
- XNH3mol=(7.5/17)/(100/18)=0.0794
Calcul du rapport molaire en phase gaz:
- YNH3mol=PNH3/Pair=PNH3/(Ptotale-PNH3)
Pour l'équilibre avec la solution précédente à 20°C, on a une pression partielle en NH3 PNH3,20°C=50 mmHg, d'ou:
- YNH3,20°Cmol=50/(760-50)=0.0704
Si on voulait tracer les isothermes en titre molaire, on procèderait de même:
- Calcul du titre molaire en phase liquide
- xNH3mol=(mNH3/MNH3)/(mNH3/MNH3+meau/Meau)
- soit xNH3mol=(7.5/17)/(7.5/17+100/18)=0.0736
- Calcul du titre molaire en phase gaz
- yNH3mol=PNH3/Ptotale=50/760=0.0658.
On obtient finalement les tableaux suivants, dans lequels seules les données en rapport molaire à 20, 30 et 40°C nous intéressent pour tracer les isothermes d'absorption. L'exemple choisi pour l'AN est mis en rouge.
Remarque: les données de pression partielles en NH3 qui dépassent la pression atmosphérique ne sont pas utilisables pour notre équilibre, qui est à pression atmosphérique.