Carnet de bac

On dispose une bougie dans un cristallisoire contenant de l'eau puis on l'enferme à l'intérieur d'une cloche de verre.
Le volume d'air contenu sous la cloche en verre est assimilable à un cylindre de hauteur h=30,0cm et de diamètre Φ=20,0cm. Initialement, l'air est à température ambiante θ_i=20,0°C et à pression atmosphérique p_i=1013hPa. On suppose qu'il se comporte comme un gaz parfait et qu'il contient 21,0% de dioxygène. On néglige le volume de la bougie devant celle de la cloche. La bougie est faite de paraffine de formule brute C₂₅H₅₂.
On donne R=8,31 SI ; g=9,81 N·kg^-1 ; ρ_eau=1,000 kg ·L^-1

1. Ecrire l'équation de réaction de combustion de la paraffine.

2. Exprimer la quantité de matière gazeuse initiale n_i présente dans la cloche. En déduire la quantité initiale n₀ de dioxygène dans la cloche.

3. On suppose que la paraffine est en excès. Montrer que la quantité de matière gazeuse finale n_f présente dans la cloche peut s'écrire n_f = α n_i . On précisera la valeur de α.

4. Lorsque la combustion est terminée, on mesure une température θ_f=42,0°C du gaz contenu sous la cloche. Quelle est la pression p_f du gaz lorsque la réaction est terminée ? On suppose que le volume d'air est inchangé.

5. De quelle hateur Δh l'eau s'élève-t-elle dans la cloche ?

The work of John Mayow (1640-1679), an English doctor and chemist, further illustrattes how easily the mechanical philosophy could function to sustain a traditional point of view in chemistry. Mayow was one of a number of experimenters interested in the analogies of respiration and combustion. It was known that when a candle is burned in a closed container over water, water rises in the container and the volume of air decreases as the candle burns out. Experiments now determined that the phenomenon (in about the same quantity) occurs when a small animal expires in a simialr closed container. Not only did the reduction in volume suggest the something is removed from the air, but experiments with the air pump supported the conclusion by showing that the presence of air is necessary for both combustion and life. To these known experiments Mayow added another. He enclosed a small animal in a jar together with some combustible material that could be ignited by burning glass. When the animal had expired, the combustible material could not be set on fire ; therefore both respiration and combustion require the same substance in the air. Mayow referred to it as the nitro-aerial spirit, a name deriving from nitre (salpetre) ans expressing the fact that materials made from nitre, such a gunpowder, which contain their own mitro-aerial spirit, can burn without the presence of air.