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Niveau terminale
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Dessalement de l'eau de mer

Posté par
Akimasa
30-09-12 à 18:14

Bonsoir,

Comment dire.. Je suis figé sur une question d'un exercice portant sur le dessalement de l'eau de mer.
(J'ai zappé les questions avant, me semblant inutiles)

- Déterminer l'énergie à fournir pour distiller 250mL d'eau de mer à pression atmosphérique, puis sous pression réduite.


Voici les données dont on dispose :
Masse molaire de l'eau = 18,0 g/mol
Masse = 8.75 g
Volume = 250mL
Cm = (Concentration massique) = 35g/l

et les données qui me semblent à mon goût les plus importantes :

Pour une pression de 1 bar, l'énergie molaire de vaporisation vaut 40,6 kJ/mol
Pour une pression de 0.05 bar, l'énergie molaire de vaporisation vaut 43,6 kJ/mol

J'ai donc pensé à la relation Energie molaire = Energie en kJ / quantité de matière n en mol

J'ai calculé n qui vaut m/M = 8.75/18.0 = 0.486 mol

Pour E, j'ai pensé à E= mc² mais dans ce cas, pourquoi nous demanderaient-ils 2 valeurs de l'énergie à fournir ( Sur pression atmosphérique, et sous pression diminuée)

Voilà, merci de bien vouloir m'aider.

Cordialement, Akimasa

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 30-09-12 à 18:38

up

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 30-09-12 à 20:51

Je vois que personne n'a la solution...

Posté par
Barbidoux
re : Dessalement de l'eau de mer 30-09-12 à 22:36

Il te faut connaître la masse volumique ou la densité p de l'eau de mer et sa capacité calorifique (ou thermique) C  sa température de départ T et sa température d'ébullition Te  (sous une pression de 1 bar et sous une pression de 0.05 bar) ce qui te permettra de calculer  l'énergie Qe nécessaire pour porter la masse d'eau de mer correspondant à un volume V=250 mL de sa température initiale T à Te sa température d'ébullition.
Qe=m*C*(Te-T) ou m =p*V

Ensuite il te faut connaître le volume molaire de l'eau de mer pour en déduire le nombre de moles d'eau de mer contenus dans 250 ml d'eau de mer et calculer l'énergie Qv de vaporisation de ce nombre de moles.
Qv=n*Ev où Ev est l'énergie molaire de vaporisation et n=V/Vm

En première approximation (ou en absence de ces données) tu devrais pouvoir assimiler (du moins en ce qui concerne l'évaporation) l'eau de mer à de l'eau pure...

L'énergie total à fournir étant Qe+Qv. Les valeurs de Qe et Qv dépendent de la pression par l'intermédiaire de la température d'ébullition et la chaleur latente d'évaporation. Je pense que dans ces calculs l'influence de la pression sur température d'ébullition devrait se révéler prépondérante.

Posté par
krinn Correcteur
re : Dessalement de l'eau de mer 30-09-12 à 22:56

bonsoir,

ce n'est pas que personne n'a la solution, mais ce n'est pas du niveau de Terminale!
si je te dis qu'à 50 mbar de pression, de l'eau à 30°C doit bouillir d'elle-même sans qu'on ait besoin de lui fournir d'énergie, tu risques d'être un peu surpris, je pense.

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 18:20

Krinn, ce Tp est de niveau Terminale S Spécialité Physique, donc je comprends ton étonnement.
Quand tu me dis qu'à 50mBar, l'eau doit bouillir à 30°C, je ne suis pas surpris, c

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 18:23

[Bug , je reprends ma phrase)
Quand tu me dis que l'eau bout à 30°, à 50mBar, je ne suis pas surpris car dans le début du TP, nous avons vu qu'en augmentant la pression dans une distilliation d'eau salée, la température d'ébullition de l'eau diminue, ainsi que l'énergie à fournir.

Notre TP consiste à étudier cette intervention de la pression dans la distillation.

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 18:25

Quant à Barbidoux, je vais utiliser ce que tu m'as proposé car en effet, nous avons en plus, dans nos documents, un graphique montrant la température d'ébullition selon la pression etc. dont je n'ai pas mentionné.

Merci de ton aide, je vais voir, et je vous redis tout ça.

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 19:01

Question à barbidoux

Par quoi pourrait-on remplacer la capacité calorifique de l'eau de mer? Ou en quoi elle consiste? Comment la calculer?

Car dans notre sujet, cette notion n'y est pas mentionnée du tout, à moins que ce ne soit une constante admise ( comme la constante gravitationnelle par exemple)

Posté par
Akimasa
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 19:03

Je crois qu'elle met en relation l'énergie, la masse et la température, mais je ne sais comment

Posté par
krinn Correcteur
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 19:41

bonsoir,

alors bravo!
qui osera encore dire que le niveau baisse au lycée ?

comme l'a dit Barbidoux, tu peux considérer en première approximation que tu as de l'eau pure (s'il te manque des constantes)
car le raisonnement reste le même.

Citation :

Quand tu me dis que l'eau bout à 30°, à 50mBar


en fait je ne sais pas si c'est exact, il faut regarder dans tes documents. Mais il est sûr que si tu fais baisser la pression, la température d'ébullition baisse aussi.

Posté par
krinn Correcteur
re : Dessalement de l'eau de mer 01-10-12 à 20:57


d'après ce document :

de l'eau salée (avec une salinité de 35)
- a une masse volumique de 1022 kg/m3 à 30° C sous 1 atm
- bout à 100,54 °C sous 1 atm
- bout à 30° à une pression de 42 mbar
- a une capacité calorifique de 4.00 J/g/K-1

(sauf erreur)

tu vois qu'en prenant les valeurs de l'eau pure tu ne commets pas une grosse erreur.



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