Transformations de la matière : aspects thermodynamiques et cinétiques 3 : Procédés industriels continus : aspects cinétiques et thermodynamiques

Exercice 1

1. • Quel lien y a-t-il entre la quantité de matière de et l’avancement ? Entre la concentration et l’avancement volumique ?
   • Faire un tableau d’avancement pour répondre au coup de pouce précédent.
2. • Faire un bilan de matière sur un système fermé constitué à partir du système ouvert .
   • Que signifie que la réaction est d’ordre 2 ?
   • Comme la réaction a un unique réactif, son ordre partiel en est l’ordre global.
3. • Tracer en fonction de . Faire une régression linéaire.
   • Si le modèle d’une réaction d’ordre 2 est bien vérifié, que doit valoir ? Que doit valoir la pente ?

Exercice 2

1. • Relier la vitesse volumique de réaction à la concentration d’ester de deux façons : grâce en faisant intervenir le coefficient stœchiométrique et en utilisant le fait que la réaction est d’ordre 1.
   • Résoudre l’équation différentielle pour exprimer la concentration d’ester en fonction du temps.
2. • Faire un bilan de matière en ester sur un système fermé constitué à partir du système ouvert .
   • Relier la concentration en entrée, la concentration en sortie, le temps de passage et la constante .
3. • Reprendre le résultat précédent et l’appliquer entre un réacteur et un réacteur .
   • Quelle est la nature de la suite ?
   • Exprimer en fonction de , et .

Exercice 3

1. • Faire un bilan de matière d’éthanol dans le foie.
   • Utiliser la définition du taux de conversion.
   • Calcule la vitesse extensive de réaction à partir de la masse d’éthanol métabolisée par heure.

Exercice 4

1. • La démonstration a été faite en cours dans le cas général.
   • L’énoncé indique que la transformation est isotherme.
2. • Faire un bilan de matière sur .
   • Exprimer la concentration de à la sortie du réacteur en fonction du taux de conversion et de la concentration à l’entrée.
4. • Les deux expressions de doivent être égales au point de fonctionnement.
   • Pour discuter la stabilité, imaginer ce qui se passerait si la température augmentait légèrement.

Exercice 5

1. • Énoncer la loi d’Arrhenius
2. • Exprimer la pression partielle en fonction de la fraction molaire.
   • Diviser les quantités de matière par le volume pour faire apparaitre des concentrations. Comment faire apparaitre des débits molaires ?
   • Quel est le lien entre la constante d’équilibre et l’enthalpie libre standard de réaction ?