Catégorie : PSI

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 ?

Exercice 1

Exercice 2

1. • Utiliser les enthalpies libres de formation.
2. • Qu’est-ce que le produit de solubilité ?
   • Comment la constante d’équilibre est-elle liée à l’enthalpie de réaction.

Exercice 3

Exercice 4

1. • Pour chaque espèce, quelle quantité de matière y avait-il initialement ? Quelle quantité de matière a été produite ou consommée par chaque réaction ?
2. • L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
   • La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire
3. • Utiliser la loi de Guldberg et Waage pour les deux réactions.

Exercice 5

1. • Utiliser la loi de Hess.
2. • Quelle est la définition de l’enthalpie libre ? En déduire une relation entre , , et .
3. • Faire un tableau d’avancement.
   • Écrire la loi de Guldberg et Waage.
   • Quelle relation existe-t-il entre la constante d’équilibre et l’enthalpie libre de réaction ?
   • L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
   • La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire

Exercice 1

1. • Calculer la masse molaire de et de .
   • Quelle relation lie masse molaire, masse et quantité de matière ?
2. • Faire un tableau d’avancement.
   • En supposant réactif limitant, que serait l’avancement ? Même question pour . Quel est le réactif limitant ?
   • Que vaut l’avancement final ?
3. • On imagine une transformation constitué d’une transformation chimique isotherme suivie d’une élévation de température sans transformation chimique dont les états initiaux et finaux sont les mêmes que la transformation étudiée.
   • Que peut-on dire de la chaleur échangée lors de la transformation étudiée ? En déduire la variation d’enthalpie.
   • Concernant la réaction chimique isotherme : relier la variation d’enthalpie à l’avancement.
   • Concernant l’élévation de température sans réaction chimique : écrire la seconde loi de Joule.
   • Relier les variations d’enthalpie sur les trois transformations.

Exercice 2

1. • À quelle condition l’enthalpie standard de formation est-elle nulle ?
3. • Utiliser la loi de Hess.
4. • On imagine une transformation constitué d’une transformation chimique isotherme suivie d’une élévation de température sans transformation chimique dont les états initiaux et finaux sont les mêmes que la transformation étudiée.
   • Que peut-on dire de la chaleur échangée lors de la transformation étudiée ? En déduire la variation d’enthalpie.
   • Concernant la réaction chimique isotherme : relier la variation d’enthalpie à l’avancement.
   • Concernant l’élévation de température sans réaction chimique : écrire la seconde loi de Joule.
   • Relier les variations d’enthalpie sur les trois transformations.
5. • Dans l’air, combien y a-t-il de fois plus de diazote que de dioxygène ?
   • Par rapport à la question précédente, quelles sont les grandeurs qui seront différentes ?

Exercice 3

1. • Quelle masse d’alcool contient le shot ?
   • Quelle quantité de matière d’alcool cela représente-t-il ?
   • Quelle est l’énergie libérée par la combustion de cette quantité d’alcool ?
   • Quelle masse de sucre libérerait cette énergie ?

Exercice 4

1. • Quelles sont les espèces produites par une combustion ?
   • Une combustion produit du dioxygène et de l’eau.
2. • Écrire l’équation bilan de la vaporisation de l’eau. Quelle est son enthalpie standard de réaction ?
3. • Utiliser la loi de Hess pour exprimer l’enthalpie standard de la réaction de combustion de l’acétylène en fonction des enthalpies standard de formation des espèces chimiques impliquées.
4. • Penser à utiliser une structure conditionnelle pour choisir les bons coefficients en fonction de la température.

Exercice 1

1. • Il s’agit de la démonstration du PPI du cours, avec quelques hypothèses qui simplifient un peu les calculs.
   • Le PPI ainsi obtenu doit être multiplié par le débit massique pour faire apparaitre les puissance demandées.
2. • Donner un nom à la puissance allant du gaz vers le fluide.
   • Appliquer le PPI en termes de puissances d’une part au gaz et d’autre part au fluides.
   • Utiliser la seconde loi de Joule.
3. • Écrire le second principe de la thermodynamique pour un système ouvert en écoulement stationnaire. Comment le transformer pour faire apparaitre le taux de création d’entropie ?
   • Il faut utiliser la même méthode que pour faire apparaitre des puissances dans le PPI.
   • Appliquer cette relation tantôt au gaz, tantôt à l’eau, puis faire la somme des deux.
   • L’entropie échangée reçue par le gaz est celle cédée par l’eau.
4. • Comment s’écrit la variation d’enthalpie pour une transformation isobare ?
   • Écrire la seconde loi de Joule.
   • Exprimer la variation d’entropie massique en fonction de la capacité thermique massique et de la température.
   • Pour un gaz parfait, comment la capacité thermique massique à pression constant s’exprime-t-elle en fonction du coefficient de Laplace ?

Exercice 2

Exercice 3

1. • Attention, pour les eaux grises, l’eau rentre en et sort en .
   • Utiliser la PPI dans sa version en puissance.
2. • Il y a deux interfaces solide/liquide, ce qui fera trois résistances thermiques en tout.
   • Les résistances sont-elles en série ou en parallèle ?
4. • La conductivité du béton a été vue en cours.
7. • On peut appliquer le PPI sur la conduite d’eau potable en entier.

Exercice 4

2. • Quelles sont les trois forces s’appliquant sur le système ?
   • Les 3 forces sont les deux forces de pression et la force .
   • Justifier que le débit volumique se conserve. En déduire une relation entre et .
3. • Justifier que la résultante des forces de pression est nulle.
5. • Définir un système fermé à partir du système ouvert délimité par et .
6. • Justifier que .

Exercice 5

1. • En supposant l’écoulement parfait, stationnaire, incompressible et homogène, établir l’expression de la vitesse au niveau de la vanne.
   • Relier le débit volumique à la vitesse de l’écoulement au niveau de la vanne.
   • Relier le volume d’eau dans la cuve à la hauteur d’eau.
   • Formuler une équation différentielle sur la hauteur ou le volume d’eau puis l’intégrer.
   • L’équation différentielle peut être intégrée entre l’état initial et l’état final par séparation des variables.
   • est une primitive de
   • Estimer la section de la vanne à partir de la photo.

Exercice 6

1. • Écrire la relation de Bernoulli entre la section gauche et l’élargissement.
2. • Représenter sur un schéma les forces de pression s’exerçant tout autour du système. Sur quelle surface s’exerce la pression ? Sur quelle surface s’exerce la pression ?

Exercice 7

Exercice 8

Exercice 9

1. • Utiliser le premier principe industriel.
2. • Placer l’état initial sur le diagramme (P,h)
   • Quelle est l’allure d’une isenthalpe sur le diagramme (P,h) ?

Exercice 10