De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Salage des routes en hiver

Le système (A) - eau (B) donne lieu à un composé défini . Le diagramme de phases est donné en figure suivante (attention les compositions sont données en fractions massiques).

Diagramme de phases du système NaCl -EauInformationsInformations[1]
Diagramme de phases du système NaCl -EauInformationsInformations[2]

Question

Indiquez les phases qui existent dans chaque domaine du diagramme.

Solution

Le composé défini correspond à une fraction massique en égale à :

, ce qui est bien l'abscisse de la barre verticale sur la diagramme. On reconnaît un diagramme avec composé défini à fusion non-congruente[3] (le di-hydrate se transforme en anhydre et en eau à la température péritectique[4] de 0,1°C).

Diagramme de phases du système NaCl -EauInformationsInformations[5]
Diagramme de phases du système NaCl -Eau[Zoom...]InformationsInformations[6]

Question

On utilise pour saler les routes en hiver, afin de faire fondre la glace.

En-dessous de quelle température le salage des routes est-il inefficace ?

Solution

La température la plus basse où une phase liquide puisse exister est celle de l'eutectique[7], soit environ -21°C. À cette température, il faut que la fraction massique de soit précisément déterminée (24%) pour qu'on n'ait que du liquide. En dessous de -21°C, le sel ne peut plus servir à faire fondre la glace.

Question

Si la température est de -10°C, quelles sont les quantités minimale et maximale de sel à répandre par kilogramme de glace ?

Indice

L'objectif est d'améliorer l'adhérence des véhicules sur la route en faisant fondre la glace, mais on a constaté que le chlorure de sodium di-hydraté à l'état solide peut aussi donner lieu à la formation de plaques glissantes.

Solution

Tant la glace que solide peuvent former des plaques glissantes, il faut donc empêcher ces formes solides d'exister : il faut donc que le mélange glace+sel soit entièrement liquide. À -10°C, cela est possible pour une fraction massique de comprise entre 0,14 et 0,26 (lecture sur le diagramme). Cela correspond à une masse de sel comprise entre 164g et 349g par kilogramme de glace.

  1. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  2. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  3. fusion incongruente

    situation dans laquelle un solide de composition définie se transforme en un liquide et un autre solide (point péritectique)

  4. péritectique

    condition dans laquelle une phase solide est en équilibre avec une phase liquide et une autre phase solide

  5. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  6. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  7. eutectique

    équilibre entre deux phases solides et une phase liquide. L'eutectique correspond à la température minimale à laquelle cette phase liquide peut exister

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