ÉTATS DE LA MATIÈRE ET TRANSFORMATIONS

ÉTATS DE LA MATIÈRE ET TRANSFORMATIONS - exercices

A. EXERCICES DE BASE

Constantes d'équilibre

• On considère une réaction ne concernant que des espèces en phase gazeuse. Établir la relation entre la constante d'équilibre

K_p

utilisant les expressions des activités chimiques en fonction des pressions partielles et la constant d'équilibre

K_c

utilisant les expressions des activités chimiques en fonction des concentrations.

Degré hygrométrique

• On appelle “degré hygrométrique” ou “humidité relative” de l’air le rapport de la pression partielle de vapeur d’eau à la pression de vapeur saturante de l’eau à la même température (on considère usuellement que le degré hygrométrique doit “normalement” être entre

40 \:%

70 \:%

).

1. • Calculer la masse d’eau contenue dans l’air d’une pièce de surface

15 \;\mathrm{m^2}

et de hauteur

2\text{,}5 \:\mathrm{m}

pour un degré hygrométrique de

55 \:%

.

2. • En admettant que l’atmosphère terrestre soit saturée d’humidité (degré hygrométrique de

100 \:%

) jusqu’à l’altitude de

10 \:\mathrm{km}

(puis “sèche” au delà) et en admettant que sa température soit en moyenne

0 \:\mathrm{°C}

, calculer la “hauteur de précipitation” qui serait obtenue si toute cette humidité se changeait en eau de pluie.

Données : pression de vapeur saturante de l’eau :

p_s (\mathrm{H_2 O})=2330 \:\mathrm{Pa}

20 \:\mathrm{°C}

;

p_s (\mathrm{H_2 O})=611 \:\mathrm{Pa}

0 \:\mathrm{°C}

Fonctionnement d'une chaudière à vapeur

• On considère une chaudière de forme cylindrique, de hauteur

h=1 \:\mathrm{m}

, contenant

h_1=10 \:\mathrm{cm}

d’eau liquide en équilibre avec la vapeur d’eau à

T_1=100 \:\mathrm{°C}

p_1=1\text{,}013 \:\mathrm{bar}

.

1. • On échauffe l’ensemble à

T_2=200 \:\mathrm{°C}

; le volume de la chaudière reste quasi-constant. Dans cet intervalle de températures, on suppose que la pression de vapeur saturante est bien représentée par la formule (empirique) de Duperray :

\displaystyle p_s (T)=p_1 .\left(\frac{T-T_0}{T_1-T_0}\right)^4

où

T_0=0 \:\mathrm{°C}

. En déduire la pression finale.

2. • Calculer la hauteur d'eau liquide

h_2

dans cette nouvelle condition d'équilibre.