Chemistry Labs

Olympiade Internationale de Chimie · Année 2025

Problèmes

  1. Problème 4Les balles de tennis sont surpressurisées pour bien rebondir ; les anciennes balles creuses contenaient simplement de l'air à pression atmosphérique. On suppose un rayon intérieur R=3,0R = 3,0 cm constant pendant la pressurisation, un air à 20 % O2 et 80 % N2 en volume, et que la surpression ne dilate pas la balle. (a) Calculer la masse mm d'air dans une ancienne balle à T0=25T_0 = 25 °C. (b) Les balles modernes sont conditionnées à p0=1,80p_0 = 1,80 atm ; les balles premium contiennent du N2 pur. Une fois la boîte ouverte, le gaz diffuse vers l'extérieur jusqu'à la pression atmosphérique, sans diffusion vers l'intérieur ; le processus est du premier ordre en surpression. Les balles premium tombent à p1=1,40p_1 = 1,40 atm après t1=241t_1 = 241 h et à p2=1,19p_2 = 1,19 atm après environ t2=21t_2 = 21 jours à 25 °C. Montrer le comportement de premier ordre et calculer la constante de dépressurisation kN2k_{\mathrm{N_2}} en h−1^{-1}. (c) La vitesse initiale de dépressurisation des balles ordinaires (air) est 10 % plus rapide que celle des balles premium ; calculer kO2k_{\mathrm{O_2}} en supposant les vitesses additives. (d) Des balles premium neuves, fabriquées et mises en boîte à 25 °C, sont ouvertes et portées rapidement à T=30,0T = 30,0 °C ; le match commence t=12,0t = 12,0 h plus tard. Avec Ea=50,0E_a = 50,0 kJ mol−1^{-1}, calculer la pression des balles au début du match.Solutions: 1
  2. Problème 5Une usine de dessalement de Dubaï utilise la détente éclair multi-étagée (MSF) : l'eau de mer est chauffée sous pression puis détendue, libérant de la vapeur d'eau pure. L'eau de mer de Dubaï est à T0=25.00T_0 = 25.00 °C et contient 3,45 % de NaCl en masse (ionisation supposée complète) ; la constante ébullioscopique vaut Kb=0.5120K_b = 0.5120 K kg mol−1^{-1} et la chaleur latente de vaporisation Evap=2260E_{\text{vap}} = 2260 kJ kg−1^{-1} (40.716 kJ mol−1^{-1}). (a) Calculer le point d'ébullition de l'eau de mer de Dubaï à pression atmosphérique. (b) Calculer son point d'ébullition à p=2.50p = 2.50 atm par Clausius–Clapeyron. (c) Une chambre de détente de 100 L contient 1,00 kg d'eau de mer à 90,0 °C ; on ajoute 1,00 kg d'eau de mer surchauffée à 110,0 °C, la pression chute et la chambre équilibre à Tf=97.0T_f = 97.0 °C. Avec cp=3.85c_p = 3.85 kJ kg−1^{-1} K−1^{-1}, calculer la quantité nn (mol) d'eau vaporisée. (d) L'usine produit 50 000 m³ d'eau pure par jour en récupérant 85 % de l'eau présente dans l'eau de mer ; calculer la masse d'eau de mer de Dubaï nécessaire par jour.Solutions: 1