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Diffusion, nombre de pores

Posté par
Lelaitcbon
02-01-21 à 15:22

Bonjour, je bloque sur un exercice que pourtant je pensais maitriser

Une membrane de 1 cm2 sépare deux cuves de grandes dimensions remplies d'eau à 25°C. Cette membrane a une épaisseur de 0,1mm. Elle est percée de pores cylindriques de 150nm de rayon. On place de l'amidon dans un des compartiments de sorte que sa concentration y soit de 2 mmol/L. on mesure alors le flux initial d'amidon à 1,7.10^(-9) mol/m2/s à travers la surface de la membrane. Le nombre de pores est d'environ ?

D'après la table des constantes à 25°C : D=2,59.10^(-9) m2/s

Alors j'utilise une démarche habituelle qui permet de résoudre ce genre d'exercice (mais cette fois ci elle ne marche pas je ne sais pas pourquoi)

Donc ici je vais utiliser 3 formules :

Jd = Sm.Pd[tex]Pd=\frac{k.D}{h}
Sp=N\pi (r)^{2}=k.Sm
.\Delta C[/tex]

avec Jd le flux à travers une membrane non sélective
Sp surface de la membrane
Sm surface de la membrane
h épaisseur de la membrane
N nombre de pores
r rayon d'un pore
D coefficient de diffusion
k porosité de la membrane  
Pd perméabilité diffusive d'une membrane pour un soluté m/s

Donc en exprimant ces trois formules, je tombe sur l'expression suivante :

N=\frac{Jd.h}{\Delta C.D.\pi r^{2}}

mais le problème c'est que :
de 1) les unités ne collent pas car N est sans unité (nombre de pores)
2) je trouve un chiffre énorme comparé au résultat attendu



Voila, j'espère que c'est clair
d'habitude ce genre d'exercice me pose aucun problème mais ici je ne comprends pas mon erreur ni l'incohérence des unités (je trouve à chaque fois des m2 en trop)
peut être que cette fois ci le flux ne correspond pas à Jd mais à un autre flux ? Js Jc Jv etc ?

Merci d'avance

Posté par
Lelaitcbon
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 15:24

Les formules utilisées sont* :

Jd=Pd.Sm.\Delta C

Pd=\frac{kp.D}{h}

Sp=N\pi r^{2}=k.Sm

Posté par
gts2
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 16:04

Bonjour,

La donnée du texte est une densité de flux pas un flux, alors que votre Jd lui est bien est un flux. Donc la grandeur manquante est la surface de la membrane.

Posté par
Lelaitcbon
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 16:28

D'accord mais j'avais également pensé, mais cela ma donne seulement le même résultat (juste avec la virgule qui se décale)

Avec le Sm : je trouve près de 464287264 pores
sans le Sm : je trouve 4,64287.10^12

le résultat est pourtant de 1 500 000 pores

Posté par
gts2
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 16:48

L'erreur de 10x vient des mol/L à convertir en mol/m3.

Par contre, une fois cela réglé, je trouve 46 000 pores, il manque donc un facteur 30 ?

Posté par
Lelaitcbon
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 18:00

Oui c'est pour cela que je n'arrive pas à trouver mon erreur
Je ne vois pas par quel moyen on trouve 1 500 000 pores ?

Posté par
gts2
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 18:27

Par contre vous en trouvez 460 000 alors que moi 46 000.

Je fais N=\frac{jhS_m}{S_p D \Delta c}
avec j=1,7 e-9 ; Sm=1 e-4 ; Sp=7 e-14 ; D=2,59 e-9 ; Delta c =2 ; h=1 e-4 ce qui donne
N=47 000.
Pourriez-vous déjà vérifier ce facteur 10 d'écart ?

Posté par
Lelaitcbon
re : Diffusion, nombre de pores 02-01-21 à 20:45

D'accord alors j'ai fait ceci :

jD=\Delta C.Pd
jD=\frac{\Delta C.k.D}{h}
jD=\frac{\Delta C.Sp.D}{h.Sm}
jD=\frac{\Delta C.N.\pi r^{2}.D}{h.Sm}

et je trouve bien 47 000 pores

Ba mince j'ai du completement me bourré dans mes calculs précedents

Posté par
gts2
re : Diffusion, nombre de pores 03-01-21 à 07:16

Si vous trouvez la même chose que moi, je suis perplexe, je pensais que j'avais fait une erreur d'unité pour le facteur 10, et le 3 manquant je l'attribuais à un pi oublié quelque part.

Pour le moment, je n'ai pas compris le problème.

Posté par
Lelaitcbon
re : Diffusion, nombre de pores 03-01-21 à 21:55

D'accord très bien merci beaucoup, je vais essayer de me renseigner sur cet exercice
Merci



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