De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Diagramme de phases d'un mélange azéotropique

Pour le mélange propanol-eau à , l'azéotrope se situe à la composition et à la pression de 65640 Pa.

Utilisons maintenant le calculateur pour bien comprendre la structure du diagramme de phases :

SimulationEnthalpie libre : propanol-eau

Méthode

  • placez-vous le plus près possible du point azoétropique à 350K, puis augmentez légèrement la pression : on constate bien qu'il n'y a plus d'équilibre liquide-vapeur, et que le mélange est tout liquide. L'azéotrope correspond ici à un maximum de pression à température constante (maximum commun des courbes de bulle[1] et de rosée[2] isothermes).

  • toujours à partir des conditions de l'azéotrope, diminuez maintenant légèrement la température, en maintenant la pression constante. Vous pouvez demander le tracé de la lentille isobare. On voit de la même façon que l'azéotrope correspond à la plus petite température à laquelle un équilibre liquide vapeur est possible à cette pression, et est donc un minimum commun des courbes de bulle[1] et de rosée[2] isobares.

  • choisissez des conditions de part et d'autre de l'azéotrope, par exemple pour et essayez les fractions molaires[3] et . Vous voyez qu'on obtient deux équilibres liquide-vapeur différents, à la même pression et à la même température, qui correspondent à deux constructions possibles de la tangente commune aux courbes d'enthalpie libre (pour mieux voir, vous pouvez "étirer" la figure du haut pour lui donner toute la hauteur de l'affichage). Notez que pour , le propanol est plus volatil que l'eau (phase vapeur enrichie en propanol par rapport à la phase liquide), alors que c'est l'inverse pour

  • gardez la même température (350 K) et la même pression (60000 Pa) mais fixez une composition très proche de celle de l'azéotrope (par exemple ) : on comprend aisément pourquoi le système est monophasique vapeur : nous expliquons ainsi la forme "en oreilles" de la lentille d'équilibre.

  • repérez comment se déplace l'azéotrope lorsqu'on augmente la température ou la pression.

Dans le cas du binaire propanol-eau, où l'enthalpie libre d'excès[4] est positive, on parle d'un azéotrope positif. Un azéotrope positif est un maximum commun des courbes de bulle[1] et rosée[2] isothermes, et un minimum commun des courbes de bulle[1] et de rosée[2] isobares.

  1. bulle (température ou pression de)

    condition dans laquelle la première bulle de vapeur apparaît dans un mélange liquide

  2. rosée (température ou pression de)

    condition dans laquelle la première goutte de liquide apparaît dans un mélange vapeur

  3. fraction molaire

    La fraction molaire d'un constituant est le rapport du nombre de moles de ce constituant au nombre de moles total dans le mélange. Elle est notée dans une phase liquide et dans une phase vapeur

  4. excès (grandeur d')

    différence entre la valeur de la grandeur considérée dans la solution liquide réelle et la valeur qu'elle aurait si la solution était idéale. On utilise en particulier l'enthalpie libre d'excès, l'enthalpie d'excès et le volume d'excès

Jacques Schwartzentruber (EMAC) Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)