GÉNIE CHIMIQUE
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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 :
![](/media_src/v10f0228a01.png)
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 :
![](/media_src/v10f0228b01.png)
Analyse fonctionnelle des procédés
Le génie chimique s'intéresse principalement aux bilans matière et énergie fondés sur le premier principe de la thermodynamique :
![](/media_src/v10f0228b02.png)
Cinétique de transfert
On distingue fondamentalement deux types de cinétique : la cinétique chimique, qui étudie les vitesses de transformation de la matière par voie réactionnelle, et la cinétique physique, qui concerne les transferts par diffusion (moléculaire ou turbulente).
Cinétique chimique
De manière très générale, la formation ou la disparition d'un composé par transformation chimique ou biochimique peut être décrite par un schéma réactionnel du type :
![](/media_src/v10f0228c01.png)
![](/media_src/v10f0228c02.png)
La vitesse de réaction (ici, production du composé X) s'exprime au moyen de l'équation générale :
![](/media_src/v10f0228c03.png)
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Écrit par
- Henri ANGELINO : directeur de l'École nationale supérieure d'ingénieurs de génie chimique, Toulouse
- Henri GIBERT : professeur à l'Institut national agronomique, Paris-Grignon, chef du département équipement des industries agro-alimentaires du Cemagref
- Pierre PIGANIOL : conseil en politique scientifique
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Médias
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