0149-2ACh2. Variation d’entropie lors de la Détente de Joule-Thomson

La Détente de Joule-Thomson est un processus laminaire, lent et isenthalpique. Elle est réalisée en faisant passer un gaz au travers d’un tampon (Z), à l’intérieur d’une canalisation horizontale et calorifugée (voir figure ci-dessous). La différence de pression de part et d’autre du tampon est en général non nulle. A faible pression, si cette détente se fait de manière isotherme, on dit que le processus suit la deuxième loi de Joule, c’est le cas des gaz parfaits. Cependant, pour les gaz réels la Détente de Joule-Thomson s’accompagne toujours d’une variation de température : on parle alors d’effet Joule-Thomson.

Détente de Joule-Thomson

On considère une mole de gaz parfait, subissant une Détente de Joule-Thomson. Son enthalpie évolue suivant la loi :

1-) Montrez que la détente isenthalpique de ce gaz s’accompagne d’une élévation de température (dans l’équation ci-dessus, b et H0 sont des constantes positives).

2-) Calculez la température finale du gaz : T2

On donne : T1 = 273 K ; b = 5,3.10-5 m3.mol-1 ; CPm = 28,6 J.K-1.mol-1 ; P1 = 5 bar, P2 =1 bar.

3-) Déterminez la variation d’entropie du gaz au cours de cette détente. Pour l’application numérique, on se servira des données de la question 2.

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