OUE ET
+ ECTS 1000
Il reste seulement une petite quantité de gaz sulfureux non transformé.
Remarque. — Nous avons vu quelle était la nature de la correction imposée par l'existence d’un gaz qui ne prend point part aux réactions. Soient P, et P; les pressions partielles des gaz actifs et inertes, avant que la réaction ne se produise; P' et P' les mêmes pressions partielles après qu’on a fait réagir les gaz. Soient enfin P la pression totale des gaz supposée invariable,
(232) PPS SPP Pl;
et 1+ À le volume de composants actifs que la réaction réalisée réduit au volume 1. P' et P sont données par les formules
a P, # \ Rep,
(233) | p: = P;(1 + A) RÉ PE OT AT Ps"
Dans plusieurs de nos exemples, nous utiliserons ces corrections, de préférence au calcul des nouvelles concentrations relatives qui nécessite ensuite la réduction à l'unité des nouvelles concentrations calculées ; ces deux corrections sont naturellement équivalentes, mais les premières font mieux comprendre la nature des phénomènes et évitent l'emploi des groupes de formules (189) ou (200 à 202). Notre méthode de calcul procède d’ailleurs par approximations successives; ici une seule a suffi pour nous donner le résultat cherché. Nous verrons des exemples où plusieurs approximations sont nécessaires (problème VI et problèmes sur la combustion, Chapitre IV). Dans ce cas, il est préférable de recourir aux concentrations relatives, plutôt qu’aux pressions partielles.
V. Un mélange d'hydrogène et d'azote dans les proportions théoriques contient 10 pour 100 d’argon. Quelle serait la composition du gaz après réaction à 550° sous une pression totale de 200% ? Quelle serait-elle avec un gaz pur ? Mémes questions sous 1000", Sr l’on suppose que des passages successifs sur le catalyseur ont élevé à bo pour 100 la teneur en argon, quelle serait alors, dans chaque cas, la composition des gaz après un nouveau passage sur le catalyseur ?
Solution : 1° Gaz purs. — À la température T : 550+ 2793— 823°K., les valeurs de K, sont :
Ka (oo) — 4,45.10°, Ka4000 = 1,78-107*.
Les compositions des gaz sont représentées par les coordonnées des points de la
droite AD du graphique (3, 1, — 2) cotés 4,45. 10° et 1,78.107'. Les pressions des gaz sont donc :
DUI200 0... 1 p. NH°— af PH 1920 PiNe== dr Sous 1000û!",.. D 230 un D — 00e D 100 NS 2° Gaz impurs. — La présence d’argon diminue les pressions effectives des
a. Si les pressions de l’azote et de l'hydrogène sont demeurées dans le rapport de 1 à 3, la présence d’argon dilue seulement les gaz, les pressions effectives ? P ?
sont alors 180 et goo"". Les constantes K, sont, d’après le nomogramme, 5,6.10° et 2,25. 10 —!, les coordonnées des points de AD portant ces cotes sont : ? Fi ? P
a fa
100,7. Y—607,7, 2—929,0 et DIT 0 y 608,7; 1#— 100,06. Les variations de volumes À des formules (235) sont alors A 59 — 0, 1097 et A — 09217:
Les pressions de l’argon dans les gaz après réaction sont alors :
ACT, et SIT.
Les pressions des gaz actifs dans le mélange sortant du catalyseur sont :
P7S RTS et Ciyh SET
Nous devons répéter notre calcul en prenant pour valeur des pressions ces grandeurs plus approchées de celles dont nous sommes partis (180 et 900"). Les nouvelles valeurs de K, différent très peu des anciennes (5,8 et 2,32.107'); nous ne répéterons donc pas le calcul, nous bornant à utiliser les valeurs trouvées antérieurement. Nous en déduirons les pressions partielles (en atmosphères) de chacun des gaz:
oO 20000. 0. Un NI 109,00 Pi =—119,0) PAN—= 907 PME 21,7
Sous 1000f!",,. D — 2500 STE d ==447:0) DA —T28 1
b. Mais, en général, l’argon introduit comme impureté tient la place de l'azote.
S1 nous supposons que l’azote contienne 10 pour 100 d’argon, les pressions partielles des gaz seront
H,—150-75o%m, N,— 45 oobiim, A —5 5um,
Les mélanges ne sont plus représentés par les points de AD, mais par ceux de . 10 F l’isocrase — — 1,11 [formule (197)|.
9 ; L Les constantes K, sont alors 4,72.10° et 1,89.10-' sous les pressions partielles de 195 et 975".
Les coordonnées des points représentant les états d'équilibre, intersection de l’isocrase et des courbes cotées K,, sont alors : PROD: #— 682.9, R=— 2000 (D=60om)E 981,0, 02047, 142,5 (D =ra0nttt) La réduction des pressions à la valeur initiale donne, pour les pressions de l’argon, les valeurs
SMAGIÉ LES 0 AO [(A= 0,1165 ou 0,3318), formule (233 )|.
Les gaz actifs occupent : 194"",4 et 967".
Les compositions chimiques sont alors NE — DES Hi 19322270 Ni DONC, À — Die 6; 32029, DOS poyin.s, DOS D.
Si l’on suppose que l’accumulation de l’argon atteigne 5o pour 100 de l’azote PI présent, un calcul identique conduirait aux chiffres suivants :
ED NE HO MENU = 0 ME N,—= 1610 À — DURS fi (CSS) 2234m 9, 582 o, bone 1920400 (K=5,3 10008
Un second calcul serait nécessaire dans lequel nous supposerions la pression des gaz actifs de 847%",1 (K —2,4.107'); mais nous nous en tiendrons à l’approximation obtenue.
Le tableau suivant donne la composition des gaz selon les conditions initiales
et la pression.
200 atmosphères, 1000 atmosphères.
TT — TR NH, H, N, À NB, H, N,, A F %/0 à 0 /0 10 s re ne %0 ‘/ D En EN PR oi NT 66 22 — 33,0 : 49,65 116,95 —
(1) (2)2,7H+o,9N,+o,4AÀ. 9,775 59,525 19,85 10,85 28,05 44,35 14,79 12,8 (3)3H,+o,9N,+o,rA. 1 66,0 19,9 2,8 32,09 000,89 19 7020 (4)3H, +o,5N,+o,bA. 8,25 68,79 ONDES 090. 0022,22 008,20 101 LOTO PR) (1) Gaz purs.
(2) L’argon dilue les gaz actifs dont les concentrations restent dans le rapport théorique. (3) L'azote contient 10 pour 100 d’argon.
L'azote contient do pour 100 d’ argon.
VI. Quelle est la composition à l'équilibre de l’air chauffé à 3600° absolus, donnant naissance à l’oxyde azotique : 1° en négligeant la dissociation de l'oxygène en atomes ? 2° en tenant compte de cette dissociation? On négligera la dissociation de l'azote.
Solution. — Les deux réactions dont nous aurons à tenir compte sont : 2 NO&=N,;+0O,,|dutype (1,1, —2), à contraction nulle]; et O0, 20 [du type (2, —1)]:
1° En négligeant la dissociation de l'oxygène. Le mélange 79 pour 100 N,, 21 pour 100 O, est représenté par l’isocrase e — = — 9,70,
Pour T — 3600° K., log K = 0,850; d’où #— 7,09.
Le point d’intersection de la courbe et de l’isocrase définit la composition du
mélange :
