Réactions exothermiques consécutives dans un réacteur piston
On met en œuvre les réactions suivantes : A →R →S en phase liquide dans un réacteur piston. Les réactions sont exothermiques à la température de travail : -10 kcal mol-1 & \Delta r H_2 = -20 kcal mol-1
Afin de refroidir le réacteur, on fait circuler de l'eau dans une chemise extérieure. La circulation d'eau est assurée par une pompe à fort débit, de sorte que la température de l'eau dans la chemise peut être considérée comme uniforme (T). L'ensemble du circuit de refroidissement est bien isolé de l'extérieur. La boucle de refroidissement est alimentée par un débit volumique Q_v' d'eau à la température T_0.
Le réacteur est alimenté par un débit volumique Q_v de solution aqueuse contenant le réactif A à la concentration C_{A0} = 5 mol L-1 ; sa température est T^e. Le liquide ressort du réacteur à la température T^s et les concentrations des différentes espèces sont C_A^s, C_R^s = 3,75 mol L-1 et C_S^s = 0, 75 mol L-1. Le liquide réactionnel a sensiblement les propriétés de l'eau.
L'installation a en outre les caractéristiques suivantes :
T_0 = T^e ; Ts \cong T ; Q_v' = 2 \cdot Q_v
Question
Établir le bilan thermique de cette installation. En déduire la différence de température T – T_0.
