Techniques expérimentales aux températures et pressions superambiantes : dH, Cp ,rho, eta
Résumé
L'utilisation de bases de données importantes, fiables et complètes est fondamentale pour le développement de nouveaux procédés industriels. Ces bases de données sont également essentielles dans le développement de modèles thermodynamiques prédictifs dans de nombreuses conditions environnementales, qu'il s'agisse du développement ou du dimensionnement d'installations industrielles, mais aussi que leur utilisation permette une meilleure gestion des ressources environnementales. La connaissance des conditions de stockage des gaz à effet de serre ou des nucléides radioactifs dans le sous sol nécessite par exemple des connaissances des propriétés thermodynamiques des fluides contenus dans la croute terrestre, autant que la connaissance des qualités mécaniques des roches elles même. Si les bases de données actuelles sont généralement bien renseignées à 25°C et pression atmosphérique, les données sont beaucoup plus rares aux températures et pressions super-ambiantes. Les techniques expérimentales développées au laboratoire permettent d'accéder à ces données expérimentales. Des cellules de mélanges à écoulement ont été mises en œuvre dans des calorimètres différentiels de type calvet C80 et BT2.15 de Sétaram. Dans ces cellules, deux tubes haute pression en Hastelloy sont soudés dans une pièce de mélange. Ce calorimètre permet par exemple de déterminer simultanément les enthalpies de dissolution du CO2 dans des solutions aqueuses ainsi que la limite de solubilité du gaz en fonction de la température, de la pression, et de la composition des solutions aqueuses[1]. Un calorimètre à compensation de type Picker a été entièrement développé au laboratoire afin d'accéder aux capacités calorifiques volumiques des solutions aqueuses jusqu'à des pressions et des températures proches des valeurs critiques de l'eau. Ce calorimètre permet entre autre d'obtenir les capacités calorifiques molaires standard des solutions aqueuses d'intérêt pour le stockage des radionucléides[2]. L'obtention de la capacité calorifique standard nécessite la connaissance des densités des solutions dans les mêmes conditions de température et pression. Un densimètre à tube vibrant et à écoulement a également été entièrement développé au laboratoire pour obtenir les masses volumiques des solutions aux conditions super-ambiantes. Ainsi, les propriétés volumiques des solutions d'arsenique ont permis d'obtenir des informations sur les propriétés des solutions contenues dans les nappes aqueuses souterraines [3]. Enfin, la mise en place d'un système à fil vibrant dans un vase de pression, permet la détermination simultanée de la densité et de la viscosité de solutions dans des gammes de viscosité étendues pour des températures et des pressions très élevées [4]. References. [1] H. Arcis, L. Rodier, K. Ballerat-Busserolles, J-Y. Coxam, J. Chem. Thermodynamics, 40 (2008) 1022-1029 [2] E. Pourtier, K. Ballerat-Busserolles, V. Majer, Journal of Solution Chemistry 38 (2009) 601-618 [3] E. Perfetti , G.S. Pokrovski, K. Ballerat-Busserolles , V. Majer , F. Gibert, Geochimica and Cosmochimica Acta 72 (2008) 713-731 [4] F. Audonnet, A.A.H. Pádua, Fluid Phase Equilibria 216 (2004) 235-244