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Niveau maths spé
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Variance

Posté par Profil etudiantilois 28-01-20 à 19:00

Bonsoir,

Je crois que je ne comprends pas bien comment on calcule une variance.

Je crois que c'est le nombre de constituants chimiques + 2 (P et T) - nombre de réactions chimiques - nombre de particularités - nombre de phases.

Déjà, est-ce que c'est bien ça ?

Ensuite, par exemple comment calculer la variance de cette réaction avec la formule que j'ai donnée ?

CaCO3 + 2 HF → CaF2 + CO2 + H2O

En fait mon problème est surtout pour trouver le nombre de particularités. Comment les trouver à partir du tableau d'avancement ?

Merci beaucoup par avance pour l'aide.

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 19:08

Bonsoir
Je t'invite à consulter la fiche suivante, paragraphe II.9 pages 18 et suivantes. Tu pourras poser d'autres questions ensuite si tu le juges utiles.
Le reste du document peut aussi sans doute t'aider...

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 19:34

Il faudrait que tu indiques les états physiques des différents constituants à l'équilibre...

Posté par Profil etudiantiloisre : Variance 28-01-20 à 20:04

Merci beaucoup pour votre réponse.

J'ai bien lu votre fiche, merci. Malheureusement je ne suis pas sûr que ça ait clarifié vraiment mes problème...

Voici la bonne réaction qui me pose problème :

CaF2 (s) + H2SO4 (l) -> CaSO4 (s) + 2 HF (g)

Pour moi il y a 4 constituants chimiques, P et T sont par défaut facteurs d'équilibre donc on est déjà à 4+2, et ensuite il y a 3 phases donc -3 et une réaction chimique donc -1. La variance est donc de 2. Est-ce que c'est bon ? Mais j'ai entendu dire qu'il fallait faire un tableau d'avancement et calculer le quotient de réaction...

Merci. J'ai DS demain matin, je commence à paniquer vraiment...

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 20:23

Il y a plusieurs pièges dans cet exemple et l'utilisation sans réfléchir de la formule de Gibbs conduit souvent à des erreurs...
Il est beaucoup plus simple d'utiliser la définition de la variance. Tu fait l'inventaire des paramètres intensifs :
1° : T car la réaction n'est pas athermique
2° : P car l'avancement de la réaction fait varier la quantité de gaz.
et c'est tout car ici, chaque constituant est seul dans sa phase : pas de fractions molaires à déterminer ! Tu as donc 2 paramètres intensifs caractérisant le système.
relation entre ces paramètres intensifs à l'équilibre :
La condition d'équilibre Qr=K va te fournir une relation (dans ce cas elle permet d'obtenir la pression)
La variance est donc le nombre de paramètres intensifs à l'équilibre soit la différence entre le nombre de paramètres intensifs et le nombre de relations à l'équilibre entre ces paramètres :
v=2-1=1
J'ai traité il y a peu un exemple un peu plus simple ici :
Variance en chimie inorganique

Posté par
gts2
re : Variance 28-01-20 à 20:31

Bonsoir,

Il a 4 phases : 2 solides, 1 liquide, 1 gaz donc 6-4-1=1.
Ceci juste pour signaler l'erreur de calcul, la méthode de vanoise est simple.

Posté par Profil etudiantiloisre : Variance 28-01-20 à 21:52

Pourquoi 2 solides ? Pourquoi les solides formeraient-ils 2 phases ? Ils ne se mélangent pas ?

@vanoise : ce que je ne comprends pas c'est que dans le corrigé pour eux la variance fait bien un mais ils disent que c'est 6-5=1, et ils font intervenir des fractions molaires, donc je ne comprends vraiment plus...

Merci beaucoup de m'aider.

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 22:01

Bonsoir gts2
Je pense que tu n'as pas bien compris la méthode que j'utilise.  Inutile ici  de compter le nombre de phase.  Il suffit de remarquer que chaque constituant chimique est seul dans sa phase et se comporte ainsi comme un corps pur.  Pas de fractions molaires ou de pressions partielles à déterminer.  Il n'y a donc que 2 paramètres intensifs pour caractériser le système : P et T.
Puisque la condition d'équilibre chimique introduit une relation entre ces 2 paramètres, le nombre de paramètres intensifs indépendants à l'équilibre est :
v=2-1=1.
Si tu as le temps, tu peux jeter un coup d'oeil au document que j'ai indiqué à etudiantilois.  J'y ai rassemblé quelques exemples issues de mon expérience de membre de jury de concours où la formule de Gibbs sur la variance se révèle piegeante.

Posté par Profil etudiantiloisre : Variance 28-01-20 à 22:09

@vanoise : mais alors dans le corrigé pourquoi écrivent-ils 6-5 et passent-ils par les fractions molaires ? (ils disent que les fractions molaires sont égales à 1).

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 22:14

J'ai l'impression que des messages se sont croisés...
Pour répondre à etudiantilois  : les solides ne sont pas miscibles. Chaque solide compte donc pour une phase.
Les paramètres intensifs intervenant dans le raisonnement sont  :
T si la réaction n'est pas athermique
P si la pression est un facteur d'équilibre, ce qui est le cas lorsque la réaction fait varier la quantité de gaz
Les fractions molaires des constituants dans chaque phase.
Ici il n'y a qu'un seul constituant par phase. Chaque fraction molaire vaut 1.
Le système est donc caractérisé par 2 paramètres intensifs.  Puisque, l'équilibre chimique fournit une relation entre ces 2 paramètres intensifs, il n'y a donc qu'un seul paramètres intensifs indépendant à l'équilibre.
v=1.

Posté par Profil etudiantiloisre : Variance 28-01-20 à 22:18

Je commence à mieux comprendre, merci beaucoup.

Il y a ce passage que je ne comprends pas :

Citation :
Les fractions molaires des constituants dans chaque phase.
Ici il n'y a qu'un seul constituant par phase. Chaque fraction molaire vaut 1.

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 22:24

Pour commencer  : as-tu bien intégré que la variance ne prend en compte que les paramètres intensifs, pas les paramètres extensifs  ?
Si un corps est seul dans sa phase, cette phase contient 100% de ce corps.  La fraction molaire vaut 1 obligatoirement.

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 22:32

Bonsoir gts2
Avec ces posts croisés...
L'erreur de calcul que tu as mentionnée faisait peut-être référence au message de etudiantilois.
Dans ce cas, mon message de 22h01 est évidemment inapproprié.

Posté par Profil etudiantiloisre : Variance 28-01-20 à 22:41

vanoise @ 28-01-2020 à 22:24

Pour commencer  : as-tu bien intégré que la variance ne prend en compte que les paramètres intensifs, pas les paramètres extensifs  ?
Si un corps est seul dans sa phase, cette phase contient 100% de ce corps.  La fraction molaire vaut 1 obligatoirement.


Jusque là c'est bon !

Mais pourquoi la fraction molaire intervient ? En quoi c'est un paramètre intensif ?

Merci encore de m'aider autant.

Posté par
vanoise
re : Variance 28-01-20 à 23:04

La variances ne s'intéressent qu'aux paramètres intensifs.
D'abord P et T.
Ensuite, il faut préciser les proportions molaires (ce qu'on appelle les fractions molaires) de chaque constituant dans chacune des phases. Ces précisions sont inutiles si chaque phase n'est constitué que d'un seul constituant !
Je me pose tout de même une question : tu as eu un cours sur la variance ; ton professeur ne t'a tout de même pas "parachuté" une formule comme cela sans te fournir la définition de la variance et son intérêt pratique.

Posté par
gbm Webmaster
re : Variance 29-01-20 à 08:59

vanoise @ 28-01-2020 à 22:32

Bonsoir gts2
Avec ces posts croisés...
L'erreur de calcul que tu as mentionnée faisait peut-être référence au message de etudiantilois.
Dans ce cas, mon message de 22h01 est évidemment inapproprié.


Bonjour à tous,

En ayant lu le message hier, j'ai hésité à préciser à qui s'adressait le propos de gts2 pour éviter toute erreur d'interprétation :

Citation :
Bonsoir,

Il a 4 phases : 2 solides, 1 liquide, 1 gaz donc 6-4-1=1.
Ceci juste pour signaler l'erreur de calcul d'etudiantilois, la méthode de vanoise est simple.


Puis je me suis ravisé en me disant que c'était suffisamment clair en l'état

Bonne journée à tous

Posté par
gts2
re : Variance 29-01-20 à 11:38

Bonjour,

La précision est correcte, merci !
Et mes excuses pour cet embrouillamini.



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