MÉLANGES DE NEIGE ET DE SEL OU D’ACIDE ÉTENDU
Neige.
Sel marin.
Neige.
Chlorure de calcium hydraté.
Neige.
Potasse.
Neige.
Acide sulfurique étendu.
ENCÏCLOP. CHIM.
Ipa^e. jde0»à-15»
^ “ I de 0» à — 28»
2 ~ I de 0» à — 28»
1 — jde-6 à —15»
3° MÉLANGES DE SELS ET d’ACIDES ÉTENDUS.
^ Abaisscmcnl
3 paires, j de + lO” à - 16»
5 Z I de + 10» à - 17» .
j ~ I de + 10» à — 7»
Le froid produit par l’action de l’eau sur l’azotate d’ammoniaque est dû à la dissolution. 11 n’en est plus de même pour les deux autres mélanges de ce groupe. Il se produit dans ce cas une double décomposition, les sels neutres formés par l’union des acides forts et de l’ammoniaque étant décomposés à peu près complètement par les carbonates de potasse et de soude (Berthelet).
On obtient ainsi une dissolution renfermant du cblorure ou de l’azotate de potasse, et du carbonate d’ammoniaque. C’est la décomposition de ce dernier par l’eau qui produit l’absorption de chaleur ; et la dissolution du carbonate de soude vient encore augmenter cet effet. On reviendra sur celte propriété du carbonate d’ammoniaque dans la cinquième partie du présent ouvrage.
L’emploi des mélanges du second groupe repose sur le principe des actions préalables. L’acide ou le sel employé se combine avec une partie de l’eau en donnant un hydrate. Cette première action dégage de la chaleur j mais l’hydrate qui a pris naissance dissout ensuite l’excès de neige, et la fu.sion de celle-ci continue jusqu’à foi'mation d’une solution saturée de l’acide ou du sel. Le froid produit est d’autant plus intense que la quantité d’eau requise pour cette dissolution est plus considérable ; il est limité par le point de congélation de la solution saline. En théorie, l’abaissement de température ne peut dépasser 79 degrés, nombre qui correspond à la chaleur de fusion de l’eau solide.
Il est d’ailleurs aisé de calculer le degré de froid qu’on peut obtenir par le mélange, à poids connus, de neige et d’acide sulfurique. Si la quantité de neige du mélange correspond à n HO, l’abaissement de température produit par sa liquéfaction sera n X 0,715. D’autre part, l’acide employé S0*H -j- wHO donne, par sa combinaison à mlIO liquide, une quantité de chaleur qu’il est facile d’évaluer. La différence entre ces deux nombres, divisée par la chaleur spécifique du mélange final, donnera l’abaissement produit.
Donnons un exemple de ce calcul : Soit un mélange de neige et d’acide sulfurique bihydraté cristallisé, composé de 3 parties d’acide et de 8 de neige, ou en équivalents de SO‘H,HO 4- I7HO. L’effet thermique obtenu est la somme de trois effets : la fusion de l’acide, la fusion de la glace et la combinaison de l’acide liquéfié avec l’eau.
Sulfate de soude.
Acide azotique étendu...
Sulfate de soude.
Acide sulfurique étendu.,
Sulfate de soude.
Acide chlorhydrique.
Sulfate de zinc pulvérisé .
Acide chlorhydrique.
Les deux premiers effets absorbent de la chaleur, le troisième en dégage ; leur somme algébrique correspond à une absorption de chaleur :
La fusion de SO*,110 absorbe. — 1,840 1
Celle de 17110. — 12,155 (
L’union de SO‘H,HO avec 17 HO (les 2 corps (
liqudes) dégage. + 4,900 )
Pour obtenir l’abaissement de température correspondant, il faut diviser cette absorption de chaleur par le produit du poids de la solution finale par sa chaleur spécifique 211 x 0,813 = 171,3. On trouve ainsi 52,6.
Si l’acide hydraté était employé à l’état liquide, l’absorption ne serait plus que—7^“'^ 155 et l’abaissement correspondant—42 degrés. Enfin l’abaissement serait encore plus considérable avec des composants préalablement refroidis (1).
En pratique, cet abaissement est limité, comme on l’a dit, par le point de congélation du mélange. Aussi observe-t-on un écart notable entre les valeurs théoriques et les résultats de l’expérience.
Voici, d’après Rüdorff, les abaissements les plus considérables observés avec divers mélanges de sels et de neige. Ils coïncident avec le point de congélation de la solution saline.
Proporlion de sel Température pour dOO de neige, du mélange.
Sulfate de potasse. 10 — 1,90
Carbonate de soude cristallisé. 20 — 2,00
Nitrate de potasse. 13 — 2,85
Chlorure de potassium. 30 — 10,90
Sel ammoniac. 25 — 15,40
Nitrate d’ammoniaque. .45 — 16,75
Nitrate de soude. 50 — 17,75
Sel marin. 33 — 21,30
On ne réussit d’ailleurs à obtenir un abaissement considérable qu’à la condition d’employer la neige dans un grand état de division. Cette condition ne peut être réalisée que si la neige et le sel sont à une température initiale inférieure
Les mélanges de la troisième classe sont d’une nature plus complexe. Il faut tenir compte des effets dus à l’énergie chimique, en même temps que de ceux de la liquéfaction et de la dissolution. Ainsi l’acide sulfurique, en réagi.ssant sur le sulfate de soude hydraté, le dissocie partiellement en eau et en sel anhydre, puis transforme ce dernier en bisulfate avec dégagement de chaleur. L’action se continue progressivement jusqu’à transformation intégrale de l’hydrate en bisulfate et en eau libre. C’est à la séparation de cette eau à l’état liquide qu’est dû le froid considérable produit dans cette réaction. L’effet frigorifique du mélange de sulfate de soude cristallisé et d’acide chlorhydrique
(1 ) Berthelot, Ann. de chim. et de plujs. (5), t. IV, p. 47.
est contrarié par la formation exothermique du bisulfate. Mais il faut faire entrer en ligne de compte la transformation du sulfate neutre en bisulfate et en chlorure, la séparation et la fusion de l’eau de cristallisation du sulfate, et la dissolution des sels produits dans la réaction. Toutes ces actions répondent à une absorption de chaleur dont la grandeur l’emporte sur la chaleur dégagée dans la formation du bisulfate. La dissociation partielle du sulfate de soude en eau et sel anhydre joue un rôle important dans ces phénomènes; c’est grâce à cette action préalable que la décomposition du sel par Tacide devient possible (1).
