Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Biophysique Calculer une quantité d'urée traversant une membrane
Bonsoir tout le monde,
j'ai rencontré une incompréhension dans un de mes QCM svp
C'est sur le thème des débits diffusifs convectifs et de filtration
Enoncé :
Le principe d'une dialyse rénale peut être schématisé comme suit : on considère une membrane artificielle poreuse et totalement perméable aux molécules d'urée. Cette membrane sépare deux compartiments. La surface d'échange de la membrane est de 2 m carré. Le compartiment 1 de volume V1=30L contient une solution de 60g d'urée. Une différence de pression hydrostatique de 2,5 kPa est établie entre les deux compartiments. Dans le compartiment 2, une circulation permanente du solvant pur est établie de façon à ce que la concentration d'urée y soit nulle à tout instant . La perméabilité hydraulique Lh de la membrane est égale à 4.10^-12 kg/(m2.s)
Première question : on me demande de calculer le debit volumique Qf de solvant traversant la membrane : Qf=Jf.Vm=Lh.S.deltaP
avec Vm : Volume molaire, Lh ; coefficient de permabilité hydrostatique; S : surface d'échange et Jf ; Débit de filtration
J'ai trouvé Qf=2.10^-8 metre cube/s et c'est la bonne réponse
Après on me demande de calculer la quantité d'urée traversant la membrane ?
Réponses :
A- 2
B-40
C-10
D-20
E-400
( tous en microgramme/s)
Donc la il faut que je cherche Jf
mais j'ai que la formule suivante dabs mon cours :
Qf=Jf.Vm avec Vm : volume molaire du soluté en metre cube/mol
et je ne sais pas calculer un volume molaire
Or deja il y a un probleme numéro 1 :
Jf est normalement en mol/s d'apres mon cours alors que les choix réponses sont en microgramme/s donc je ne sais pas pourquoi
Ensuite j'ai essayé de calculer Vm pour pouvoir trouver Jf mais je ne sais pas comment le calculer
J'ai essayé d'abord de trouver les unités respectives de Vm sachant que les unités de Jf ont changé par rapport à celles écrites sur mon cours ( cf problème numéro 1)
Sachant que Jf.Vm=Qf et que Qf : metre cube/s et Jf est en gramme/s alors Vm est en mètre cube/gramme
bref sachant que 60g d'urée est contenu dans 30 L je me suis dit que peut-être que il faut faire 0,03 metre cube divisé par 60g
mais je ne trouve finalement pas la même valeur pour Jf dans la réponse finale
bref ce n'est surement pas cela ...
J'ai regardé ce que mon prof a fait et c'est la mon plus gros problème qui ma rendu perplexe
Il a cherché a trouver une relation entre Jf et Qf en se basant sur les unités manquantes :
Jf est en g d'urée/s ; Qf est en metre cube/s donc si on multiplie quelque chose avec les bonnes unités a Qf, on trouvera Jf. Par conséquent pour lui il faut multiplier Qf par g/metre cube pour avoir les unités de Jf.
et il a utilisé le titre massique Cm ( concentration massique) qui a les mêmes unités pour le faire multiplier avec Qf ce qui donne :
Qf.Cm=Jf
Problème numéro 2 :
Depuis quand peut -on introduire un autre outil de mesure (ici Cm) juste pour arranger les unités sans que le cours nous dise qu'on pouvait multiplier Qf par Cm??? ?????
car dans le cours il ny a jamais eu mention de Cm et seulement de Vm
Est ce une procédé courant en calcul d'introduire des C, Cm, M gramme poids, titre ùassique, pour arranger des unités ???
Bref ensuite le prof a donc fait
Jf= Qf.Cm=(2.10^-8).(60/(2.30.10^-3))
=20microgramme/s réponse D
( déja le 2, je n'aurais jamais pu pensé qu'il fallait prendre le volume moyen des 2 compartiments ...)
Pouvez vous m'expliquer si vous avez compris à mon problème svp ??,
Mercii
Bonjour,
Il y a deux problèmes :
- Un problème classique de chimie : les raisonnements sont usuellement en quantité de matière, parce que les équations de conservation sont très simples à écrire, par contre les manipulations se font en masse, car dans les laboratoires, on trouve des balances et pas de "quantité de matière-mètre". Donc en chimie on passe continuellement de l'un à l'autre par l'intermédiaire de la masse molaire : m=n*M.
Dans votre cas particulier de diffusion, si on a la loi de Fick en quantité de matière , on a de manière immédiate, en multipliant par M
. Autrement dit les lois peuvent s'écrire indifféremment en quantité de matière, masse ou nombre de particules.
- L'autre problème est du type : masse volumique vs. volume massique, l'un est l'inverse de l'autre. Ici Vm=V/m et 1/Vm=m/V=Cm. Donc votre formule Qf=Jf.Vm est la même que celle de votre prof Qf.Cm=Jf.
"Depuis quand peut -on introduire un autre outil de mesure ... ?"
C'est d'un usage plus que courant, on fait des calculs avec certaines grandeurs parce que c'est plus simple (mol vs. g), parce que c'est comme çà que l'on comprend le problème, ... et quand il s'agit de passer aux applications numériques, il faut prendre les données que l'on trouve et s'adapter. Si vous avez déjà fait de la chimie entre les concentrations massiques, molaires, taux d'alcool en volume/volume, densité ... vous avez déjà du rencontrer le problème.
Bonjour, merci pour votre réponse très complète je comprends beaucoup mieux
Donc pour la relation de mon prof avec Cm, il a fallu que jen déduise je suppose
Par ailleurs, vous me dites qu'il faut que j'utilise la Masse molaire pour passer des moles ( théorie) a gramme ( en pratique) d'où le changement d'unité et j'avais bien devine qu'il fallait introduire la masse molaire mais la masse molaire durée je ne la connaissais pas.
Merci pour votre réponse, jessaierai de voir si dans le cas d'une impasse, jintroduirerai une autre grandeur pour arranger les unités
Merci 
D'ailleurs, mon prof a l'habitude de nous demander avec quelles unités peut on passer cette grandeur 1 à la grandeur 2
Je comprends maintenant que c'est plus que courant de chercher davantage les unités correspondantes pour pouvoir résoudre le problème tel est le cas avec Jf= Qf. Cm
Donc pour les prochains exercices, si les formules du cous ne marchent pas, j'essaierai d'introduire des grandeurs odnt les unités satisferont.
Mercii
Big révélation dans ma tete
de chercher davantage les unités correspondantes pour pouvoir résoudre le problème
Manifestement, vous faites les raisonnements dimensionnels en unités.
L'une des premières choses que l'on vérifie sur une expression physique est son homogénéité. Très souvent on connait tout, et le contrôle des unités permet une vérification. Dans certain cas, c'est le votre pour Qf=Jf Vm, des grandeurs ne sont pas tout à fait définies (J et V ici), et il faut prendre des unités cohérentes pour J et V. Si c'est cela que vous voulez dire avec "j'essaierai d'introduire des grandeurs dont les unités satisferont", c'est bien cela. On regarde les données qui sont massiques, donc on utilise des grandeurs massiques.
Quand je parlais de s'adapter que pensais aussi aux inverses (masse volumique vs. volume massique), donc votre deuxième point.
Annuler
connectez vous