FAITS EXPERIMENTAUX Chapitre 2
11.2.1. Caractérisation physico-chimique des solutions ternaires 1. Masse volumique
Le tableau II. 1 regroupe les paramètres de l'équation II.26 identifiés à 1 0 et 25 °C. Les coefficients de régression quadratique correspondant aux masses volumiques à 1 0 °C des solutions binaires eau-NaCl sont issus de la littérature (Bohuon et al., 1 997). Le coefficient de détermination de la même régression quadratique réalisée à 25 °C vaut 0,9999 et la moyenne des écarts relatifs vaut 0,03 %. Ces régressions ont permis de déterminer les paramètres a1 et a1 1 indiqués dans le tableau. Les régressions quadratiques réalisées sur nos données des solutions binaires eau-DE21 sont caractérisées par des coefficients de détermination proches de 1 et des écarts relatifs moyens de 0,23 % et de 0, 1 8 % respectivement à 10 °C à 25 °C. Ces régressions ont permis de déterminer les paramètres a2 et a22 indiqués dans le tableau II. l . Les régressions réalisées sur les données des solutions ternaires, afin de déterminer les valeurs des coefficients a12 à 10 et 25 °C, sont caractérisées par des coefficients de détermination proches de 1 et par des écarts relatifs moyens de 0,46 % et de 0,4 7 % respectivement à 1 0 °C et à 25 °C. Toutes les corrélations établies successivement sont légitimes aux deux températures (P<10·5).
Tableau 11.1. Détermination expérimentale des paramètres de l'équation II.26 Paramètres de I équation 1 0 °C Coefficients de régression A1 (x 105) 1,74** 7 •• a1 1 (x 10 ) 5,75 4 •• a2 (x 10 ) 6,1 0 5 • a22 (x 10 ) 1 ,66 a12 (x 107) -5,88 ERM (%) Système NaCl-eau 0,02 Système DE21-eau 0,23
Système NaCl-DE21 -eau 0,46
** P<I0-5 · , * P<O 01 , 25°C 1 92** ' 3 94** ' 6 40** ' 0,1 5 -14.94. 0,03 0,1 8 0,47
ERM : Ecart relatif moyen - Données en annexe 4
m1 et m2 sont respectivement les molalités en NaCI et en sirop de glucose.
La figure II.6 représente la masse volumique d'une solution ternaire eau-sel-sirop de glucose à 25 °C en fonction des molalités en sel et en sirop. La masse volumique de la solution est d'autant plus forte que les molalités en sel et en sirop sont élevées. Le facteur principal influençant la masse volumique des solutions ternaires est la concentration en sirop de glucose.
Faits expérimentaux - Résultats 1500 ! �Ê 1400 1 300
·e
1200 , ! ë 1 1 00 ) > 1000 1 o.Mo/alité &fi DE:21
Figure 11.6. Masse volumique d'une solution ternaire eau-NaCl-DE21 à 25 °C en fonction des molalités en NaCl et DE21 (mol/kg). ERM < 0,5 %
A 25 °C, le terme d'interaction a1 2 entre les molalités en NaCl et en DE21 est négatif, ce qui témoigne d'un comportement de mélange non idéal. Le volume d'excès est négatif. En revanche, à 10 °C, le terme d'interaction n'est pas significatif.
11.2.1.2. Viscosité dynamique
Le tableau II.2 regroupe les paramètres de l'équation II.27 identifiés à 10 et 25 °C. Les coefficients b1 , b1 1 et b1 1 1 sont issus de la littérature, le dernier n'étant pas significatif (Bohuon et al., 1 997). Les régressions quadratiques réalisées sur nos données des solutions binaires eau-DE21 sont caractérisées par des coefficients de détermination proches de 1 et par des écarts relatifs moyens de 2,08 % et de 1 , 71 % respectivement à 10 °C et à 25 °C. Elles ont conduit à l'estimation des coefficients b2, b22 et b222. Les régressions réalisées sur les données des solutions ternaires sont caractérisées par des coefficients de détermination proches de 1 et par des écarts relatifs moyens de 2,28 % et de 1, 73 % respectivement à 1 0 °C et à 25 °C. Elles ont permis de déterminer les coefficients b12, b2 1 1 et b1 22. Toutes les corrélations établies successivement sont légitimes aux deux températures (P<l o-5).
La figure II. 7 représente le logarithme de la viscosité d'une solution ternaire eau sel-sirop de glucose à 25 °C en fonction des molalités en sel et en sirop. La viscosité dynamique de la solution est d'autant plus forte que les molalités en sel et en sirop sont élevées. L'effet linéaire de la molalité en sirop de glucose est 87 plus fort que celui de la molalité en NaCl. Le facteur principal influençant la masse volumique des solutions ternaires est donc la concentration en sirop de glucose.
Faits expérimentaux - Résultats
Tableau 11.2. Détermination expérimentale des paramètres de l'équation II.27 Log10(TJ I TJH 20)=b1m1 + b2m2 + b1 1 m12 + b22m; + b1 2m1m2 + b1 1 1m: + b222m; + b122m1 m; + b2 1 1m2m12 Paramètres de l'équation 10 °C 25°C Coefficients de régression b1 (x 102) 3,080 3,785 b1 1 (x 103) 2,968 *** 1,701 *** b2 2,665 2,557 b22 -0,587° • -0, 707• ° b222 0,1 26 0,1 53 b1 2 (x 1 03) 8,866 -7,333 b2 1 1 (x 103) -2,080 -1,214 b1 22 (x 103) 8,5 14* 1 2,60° ERM (%) Système NaCl-eau 0,08
Système DE21 -eau 2,08 Système NaCl-DE21-eau 2,28
*** P<l 0-4 ; ** P<0,05 *P<O, 1
0,22 1 ,71 1 ,73
ERM : écart relatif moyen - Données en annexe 5
m1 et m2 sont respectivement les molalités en NaCl et en sirop de glucose.
0 c-4 3 � 2 O'l 0 --' 0 6 Mola/ite en DE:21
Figure 11.7. Logarithme décimal de la viscosité relative d'une solution ternaire eau-NaCl DE21 à 25 °C en fonction des molalités en NaCl et DE21 (mol/kg). ERM < 2 % 11.2.1 .3. Activité de l'eau
Le tableau II.3 regroupe les paramètres de l'équation II.28 identifiés à 25 °C. Les coefficients de régression correspondant aux activités de l'eau des solutions binaires eau-NaCl
Faits expérimentaux - Résultats
sont issus de la littérature (Robinson et Stokes, 1959). Le coefficient de détermination de la régression quadratique réalisée est proche de 1 et la moyenne des écarts relatifs vaut 0,03 %. Cette régression a permis de déterminer les paramètres c1 et c1 1 indiqués dans le tableau II.3. La régression quadratique réalisée sur les données des solutions binaires eau-DE2 l est caractérisée par un coefficient de détermination proche de 1 et un écart relatif moyen de 0,21 %. Cette régression a permis de déterminer les paramètres c2 et c22 . La régression réalisée sur les données des solutions ternaires, afin de déterminer la valeur du coefficient c1 2, est caractérisée par un coefficient de détermination proche de 1 et par un écart relatif moyen de 2,3 7 %. Toutes les corrélations établies successivement sont légitimes (P<l 0·5 dans tous les cas).
Tableau 11.3. Détermination expérimentale des paramètres de l'équation 11.28
A 1 2 2 "' = + c1m1 + c2m2 + C1 1m1 + C22m2 + c1 2m1m2 Paramètres de l'équation 25 °C Coefficients de régression CJ (x 102) -3, 1 0° 3 .. C1 1 (x 10 ) -1,51 C2 (x 102) -2,01 • 3 • C22 (x 10 ) -8,48 3 •• C12 (x 10 ) 5,84 ERM (%) Système NaCl-eau Système DE2 l -eau Système NaCl-DE2 l -eau
** P<10"5 ; * P<0,03
0,03 0,21 2,37
ERM : Ecart relatif moyen - Données en annexe 6
m1 et m2 sont respectivement les molalités en NaCl et en sirop de glucose.
1 ,00 0,95 0,90 ·;;: 0,85 <{ 0.80 0,75 2
Figure 11.8. Activité en eau d'une solution ternaire eau-NaCl-DE21 à 25 °C en fonction des molalités en NaCl et DE21 (mol/kg). ERM < 2,5 %
Faits expérimentaux - Résultats
La figure II.8 représente l'activité de l'eau d'une solution ternaire eau-sel-sirop de glucose à 25 °C en fonction des molalités en sel et en sirop. L'activité de l'eau de la solution est d'autant plus faible que les molalités en sel et en sirop sont élevées. Les effets linéaires et quadratiques des molalité en NaCl et en sirop de glucose sont du même ordre de grandeur. Cependant, dans la gamme des molalités étudiées, le facteur principal influençant l'activité en eau des solutions ternaires est la concentration en sel, qui varie de O à 6 molalités, contre O à 2 molalités pour la concentration en sirop de glucose. Une solution à 2 molalités de sirop de glucose, ce qui revient à une concentration de 1 900 g de sirop/kg d'eau, présente une activité en eau encore très élevée, supérieure à 0,90.