De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Liquide antigel

On peut rajouter un antigel à l'eau du lave-glace des voitures. Cela permet en actionnant le lave glace, faire fondre le givre présent sur le pare-brise en hiver.

On utilise souvent des alcools, comme le méthanol ou l'éthanol, sous la forme de solutions aqueuses à environ 30% en masse.

Question

Lequel de ces deux alcools vous paraît-il le plus adapté pour cet usage ?

Indice

Vous pouvez utilisez le simulateur pour construire les diagrammes de phase des mélanges méthanol-eau et éthanol-eau.

Indice

Des critères de choix pertinents seraient

  • le coût ;

  • la fréquence de recharge du réservoir du lave-glace...

Le coût d'un kilogramme de méthanol en qualité technique est à peu près la moitié de celui de l'éthanol de même qualité.

Solution

Supposons, pour nous fixer les idées, une température de -10°C (263K). Pour faire fondre de la glace à cette température, il faudra lui rajouter du méthanol jusqu'à ce que le point représentatif du mélange global atteigne le liquidus : cela impose une fraction molaire[1] de 0,106 en méthanol, soit une fraction massique de 0,175 (masse molaire de l'eau : 18, du méthanol : 32. Vous pouvez utiliser le convertisseur[2] pour convertir les fractions molaires[1] en massiques, et inversement).

Avec l'éthanol, il faudra atteindre une fraction molaire[1] de 0,13 pour que le mélange fonde, soit une fraction massique en éthanol de 0,28.

Pour faire fondre la même quantité de glace, on a donc besoin de moins de méthanol que d'éthanol. Les prix au kg du méthanol étant de plus inférieur à celui de l'éthanol, il paraît plus judicieux d'utiliser le méthanol que l'éthanol.

On remarque qu'il faut, pour faire fondre la glace, une fraction molaire d'éthanol (0,13) plus grande que si on utilisait le méthanol (0,10). Cette différence est effectivement liée aux écarts à l'idéalité plus grands du mélange éthanol-eau par rapport au mélange méthanol-eau. Cela rend, à même fraction molaire[1] d'alcool, le mélangé liquide éthanol-eau moins stable que le mélange liquide méthanol-eau, et corrélativement, le mélange des solides éthanol-eau est plus stable que le mélange des solides méthanol-eau.

  1. 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

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