Quantité d'alcool dans une solution alcoolique aqueuse

Définit les fractions massique et volumétrique d’éthanol dans une solution de deux liquides avec différents niveaux d’alcool.

Suite à la demande de /1477/, J’ai publié ce calculateur qui calcule la quantité d’alcool pure dans une solution de deux liquides avec des quantités d’alcool éthylique et d’eau différentes. Je me suis permis de dévier légèrement de pré-requis de la demande d’origine, où la personne voulait l’alcool pur mélangé dans l’eau et j’ai ajouté le paramètre pour chaque fluide mélangé afin de fixer la quantité d’alcool de chacun. Cela permet de mélanger non seulement de l’eau avec de l’alcool mais aussi de l’utiliser pour d’autres fluides contenant de l’alcool. Pour déterminer la solution avec de l’eau propre, il est nécessaire de saisir un zéro dans la colonne pour la fraction volumétrique d’alcool de l’un des liquides. Les détails du calcul et un peu de théorie sont disponibles en-dessous du calculateur :

PLANETCALC, Le pourcentage d'alcool éthylique dans une solution alcoolique aqueuse

Le pourcentage d'alcool éthylique dans une solution alcoolique aqueuse

Température des liquides mélangés, en degrés Celsius

Chiffres après la virgule décimale : 2
Fraction volumétrique d'alcool à 20 °C
 
Volume de la solution à 20 °C
 
Volume de la solution à la température donnée
 
Fraction massique d'alcool
 
Masse de la solution
 

Historique

Durant le 19ème siècle, au moins un tiers du budget de l’empire russe provenait des taxes d’accises sur les boissons alcoolisées. La taxe d’accise est calculée suivant le degré de la boisson (quantité d’alcool pur). Ainsi, déterminer la quantité d’alcool pur était un problème d’importance nationale. Bien que ce sujet ne soit pas connecté avec les sciences, le degré d’une boisson était déterminé avec des méthodes assez intéressantes. Par exemple, pendant longtemps, le vin for le plus commun en Russie était appelé polugar (38 % d’alcool). La manière de prouver la qualité du Polugar était simple – mettez-y le en feu et il brulera jusqu’à ce que la moitié de la quantité ait brûlé – si vous y mettez le feu, il doit bruler jusqu’à ce que la moitié de son volume soit consommé.
Il est clair que bruler de l’alcool pour déterminer son degré n’est pas très pratique, ainsi l’étape suivante dans l’histoire de l’industrie de la vodka en Russie était d’attirer l’expérience occidentale : l’usage de baromètres à commencer à être instaurer pour déterminer la quantité d’alcool (éthylomètre) – l’appareil pour déterminer la quantité d’alcool, qui était déjà très utilisé dans les pays occidentaux majeurs.

Les éthylomètres du 19ème siècle qui ont été créés pour un usage dans les conditions climatiques clémentes des pays occidentaux, donnaient des résultats médiocres dans les conditions climatiques russes bien qu’il y eu différentes méthodes de mesure du volume et du degré de l’alcool. Ces prémisses ont servi d’encouragement pour pousser les sciences nationales à étudier les propriétés des solutions alcooliques

Théorie

Mendeleev a sérieusement étudié les solutions alcooliques aqueuses. Tandis qu’il travaillait sur son mémoire de thèse, Mendeleev a étudié les modifications de la masse spécifique d’une solution alcoolique suivant la concentration et la température.
Le volume (densité) de la solution alcoolique aqueuse, comme celui de tous les autres fluides, dépend de la température. La densité de la solution diminue lorsque la température augmente (Le volume augmente), les changements ne sont pas linéaires, comme pour le comportement de la densité de l’eau lorsque la température change. Il est bien connu que la densité maximale de l’eau est à une température d’environ 40°C puis tout changement de température entraine une diminution de la densité.
Il apparait également que la densité des solutions varie de manière non-linéaire lorsque la concentration d’alcool change. Fait surprenant : le volume d’eau et d’alcool pris séparément sont presque toujours plus importants que le volume de la solution obtenue en mélangeant ces composants. La réduction du volume des solutions alcooliques aqueuses, désormais connue comme la contraction, atteint son maximum lorsque la concentration d’alcool dans la solution est de 50 à 60 pourcents du poids, vois le graphique :

PLANETCALC, Dépendance entre la densité d'une solution hydroalcoolique et la concentration d'alcool suivant la température

Dépendance entre la densité d'une solution hydroalcoolique et la concentration d'alcool suivant la température

Chiffres après la virgule décimale : 2
Graphique de la densité de la solution hydroalcoolique

Le modèle claire du changement du volume n’a pas encore été identifié. A la place, Mendeleev a créé des formules approximatives qui sont utilisées pour créer les tableaux de densités des solutions alcooliques suivant les fractions massique ou volumétrique et également suivant la température. Ces tableaux sont désormais utilisés dans toute l’industrie de l’alcool.
Notre calculateur calcule les fractions massique et volumétrique d’alcool éthylique dans la solution alcoolique aqueuse de 2 liquides avec des teneurs en alcool différentes grâce à une approximation linéaire suivant les tableaux des concentrations massique et volumétrique et de températures des solutions alcooliques aqueuses (voir Tableau 1 et Tableau 2 de [1]).

La quantité de liquide peut être fixée comme un poids en gramme ou comme un volume en millilitres. Le volume de liquide dépend de la température, ainsi pour fixer la quantité de fluide suivant le volume, il est nécessaire de saisir la température à laquelle le volume est valide. La quantité d’alcool est généralement exprimée en tant que pourcentage volumétrique (% vol) qui n’est pas une valeur ambigüe sans information de température (si non spécifié, elle se réfère généralement à une température de 20°C). Il serait bien plus précis d’indiquer la quantité en pourcentage du poids, qui ne dépend pas de la température. Hélas, les traditions sont dures à faire évoluer.
Très peu de personnes pourraient accepter le fait que la vodka serait immédiatement "moins forte". En fait, 40 % de pourcentage du volume à 20°C ne représente que 33% du pourcentage du poids. Personne ne réduirait volontairement le degré d’une boisson si stratégique :)

Sources :
1) Tableaux pour déterminer la quantité d’éthanol dans les solutions alcooliques aqueuses. Volume I. Moscow Publisher IPC standards.
2) Л.Б. Бондаренко Из истории русской спиртометрии

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