GÉNIE CHIMIQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Les bases scientifiques

Lois d'équilibre entre phases

La connaissance des lois d'équilibre entre phases, par une analyse thermodynamique du système ou, tout simplement, par une série d'expériences, est fondamentale pour savoir si une séparation est possible ou non. L'examen des courbes d'équilibre permet d'apprécier a priori si l'opération unitaire envisagée sera plus ou moins difficile à réaliser.

Les lois d'équilibre entre phases sont tirées des principes de la thermodynamique des solutions, notamment par l'application du deuxième principe, en écrivant, pour les phases en présence, l'égalité des potentiels chimiques de chaque constituant (conditions d'un équilibre stable). Si nous considérons deux phases G et L et si nous explicitons chaque potentiel chimique en fonction d'un potentiel dit standard μi0, de la fraction molaire xi et d'un coefficient d'activité γi, nous pouvons écrire de manière générale :

T étant la température absolue et R la constante des gaz parfaits.

Les lois d'équilibre les plus simples qui sont accessibles par la théorie sont celles des solutions diluées. Entre un gaz et une vapeur, la pression partielle Pi d'un composé i en équilibre avec un liquide de fraction molaire xi et de tension de vapeur Pi0 s'écrit par exemple :

Les coefficients d'activité γi sont pour leur part corrélés entre eux. Ils sont égaux à l'unité pour une solution idéale. De la connaissance des γi, on peut reconstituer la fonction d'équilibre complète du système.

Analyse fonctionnelle des procédés

Le génie chimique s'intéresse principalement aux bilans matière et énergie fondés sur le premier principe de la thermodynamique :

Les bilans systématiques sont essentiels pour le calcul des installations, mais aussi pour renseigner l'ingénieur sur la bonne marche d'un appareil (identification d'une fuite, vérification de l'obtention d'un régime permanent...). Les bilans peuvent concerner l'ensemble du système, ou porter sur un élément « différentiel » d'échange ; ils peuvent être globaux, toute forme de matière étant alors confondue, ou encore [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 12 pages

Médias de l’article

Chaîne de transformation

Chaîne de transformation
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Étages en distillation : calcul

Étages en distillation : calcul
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Opérations unitaires

Opérations unitaires
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Étage

Étage
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 10 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur de l'École nationale supérieure d'ingénieurs de génie chimique, Toulouse
  • : professeur à l'Institut national agronomique, Paris-Grignon, chef du département équipement des industries agro-alimentaires du Cemagref
  • : conseil en politique scientifique

Classification

Autres références

«  GÉNIE CHIMIQUE  » est également traité dans :

AMMONIAC

  • Écrit par 
  • Henri GUÉRIN
  •  • 5 051 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Production d'ammoniac »  : […] L'ammoniac, fixé à l'état de sulfate ou de phosphate d'ammonium lors du traitement des gaz de fours à coke, ne représente qu'un faible pourcentage de l'ammoniac préparé par synthèse directe ; celui-ci constitue donc la base de l'industrie des engrais azotés. Il s'agit là d'une fabrication très importante et en pleine expansion ; sa production annuelle mondiale était en effet de l'ordre de 100 mil […] Lire la suite

CENTRIFUGATION

  • Écrit par 
  • Jean LEMERLE
  •  • 1 802 mots
  •  • 2 médias

Lorsque la décantation de particules sous l'effet du champ de pesanteur est inefficace ou trop lente, on a alors recours au procédé de centrifugation. Pour cela, on substitue au champ de pesanteur terrestre un champ de forces centrifuges infiniment plus grand, soit de 500 000 à 1 million de fois l'accélération de la pesanteur ( g  = 9,81 m . s -2 ). Les centrifugeuses sont couramment utilisées pa […] Lire la suite

CHIMIE - Histoire

  • Écrit par 
  • Élisabeth GORDON, 
  • Jacques GUILLERME, 
  • Raymond MAUREL
  •  • 14 207 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Les outils et les méthodes de la chimie »  : […] L'une des révolutions les plus importantes du xx e  siècle, et surtout de sa seconde moitié, a été l'introduction dans les laboratoires de chimie de méthodes instrumentales d'analyse et de détermination de structures très performantes. Grâce aux progrès de ces techniques, il est devenu courant d'obtenir, en un temps raisonnable, l'isolement et la détermination complète de la structure des molécu […] Lire la suite

CINÉTIQUE CHIMIQUE

  • Écrit par 
  • Lucien SAJUS
  •  • 9 661 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Applications techniques »  : […] Mais tout en contribuant aux progrès mêmes de la chimie en tant que science, la cinétique chimique est aussi une science appliquée ; en traduisant la transformation chimique en termes quantitatifs, elle rend possible l'action de l'ingénieur sur celle-ci. Un premier groupe d'application concerne la mise au point des procédés industriels de transformation chimique. Le problème dans ce cas est de f […] Lire la suite

COMPLEXES, chimie

  • Écrit par 
  • René-Antoine PARIS, 
  • Jean-Pierre SCHARFF
  •  • 4 353 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Principaux domaines d'application »  : […] L'intérêt suscité par la chimie des complexes provient de la diversité de leurs très nombreuses applications qui ne cessent de se développer dans tous les domaines de la chimie, débordant même sur la physique, la métallurgie, la chimie bio-inorganique. L' importance industrielle réside tout d'abord dans la catalyse homogène où l'utilisation de catalyseurs organométalliques (composés à liaison(s) […] Lire la suite

DÉGRADATION, chimie

  • Écrit par 
  • Dina SURDIN
  •  • 36 mots

Réaction par laquelle une molécule organique est coupée au niveau d'une liaison carbone-carbone. Les réactions de dégradation sont utilisées en particulier dans l'industrie pétrolière (craquage). […] Lire la suite

DISTILLATION

  • Écrit par 
  • Jean DURANDET
  •  • 4 048 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « Mise en œuvre de la distillation »  : […] On distingue deux façons d'effectuer une distillation : – En continu : l'appareil est alimenté de façon permanente, tandis qu'on soutire, à débits et compositions fixes, un distillat et un résidu respectivement en tête et au fond de l'appareil. En tout point de l'appareil, concentration, température, pression et débits sont indépendants du temps ; on dit que le régime est stationnaire. C'est le m […] Lire la suite

ÉLASTOMÈRES ou CAOUTCHOUCS

  • Écrit par 
  • Christian HUETZ DE LEMPS, 
  • Françoise KATZANEVAS
  •  • 7 909 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Fabrication des mélanges »  : […] Avant d'être transformés en objets finis, les caoutchoucs doivent être impérativement formulés, ce qui impose la fabrication d'un «  mélange ». Le « mélangeage » consiste à fortement malaxer le caoutchouc pour y incorporer et disperser, selon un ordre déterminé et dans des conditions de cisaillement et de températures bien définies, la quinzaine d'ingrédients de la « formule » préalablement établi […] Lire la suite

IONS ÉCHANGEURS D'

  • Écrit par 
  • Robert ROSSET
  •  • 6 125 mots
  •  • 13 médias

Un échangeur d'ions est un solide comportant des groupements fonctionnels ionisés, fixes, porteurs de charges positives ou négatives et des ions mobiles de signe contraire échangeables avec d'autres provenant d'une solution. Pour accélérer ces échanges, la surface de contact entre la solution et le solide doit être la plus grande possible. Aussi est-ce sous forme de grains très fins que les échan […] Lire la suite

MEMBRANES, transferts

  • Écrit par 
  • Michel RUMEAU
  •  • 5 887 mots
  •  • 10 médias

Si les propriétés des membranes sont connues depuis le début du xviii e  siècle, leurs applications ne sont apparues, en laboratoire, que vers le milieu du xix e  siècle et, dans l'industrie, dans la seconde moitié du xx e  siècle. Philippe de La Hire (1640-1718) est le premier à montrer que la vessie de porc est plus perméable à l'eau qu'à l'alcool. En 1748, l'abbé Jean Antoine Nollet (1700-1770 […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Henri ANGELINO, Henri GIBERT, Pierre PIGANIOL, « GÉNIE CHIMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/genie-chimique/