Rappels de Thermodynamique chimique

Résumé du document

La thermodynamique a de nombreuses applications dans la vie courante :
? La production et le stockage de gaz liquéfiés : la cryogénie.
? La climatisation et le chauffage.

La thermodynamique c'est comme faire une photo avant et après la réaction, contrairement à la cinétique qui consiste à faire une reconstitution du film de la réaction.

La thermodynamique présente deux aspects :
? Aspect macroscopique :
. Description des états finaux et initiaux.
. Bilan énergétique du système.
? Aspect microscopique :
. Chercher à expliquer l'origine et la signification des variables macroscopiques (U, S, ...) en les reliant au mécanisme d'agitation moléculaire.
. Faire une approche statistique, en considérant le système comme une collection de particules.

(...) Le réservoir de bière est entouré d'un feutre imbibé d'eau liquide, puis on a un réservoir de zéolithe dans un compartiment sous vide, le tout en contact par une vanne.
Lorsque le volume augmente, la pression diminue. Ainsi l'eau se vaporise (...) donc la transformation est endothermique et alors la bière est refroidie.

(...) Un système est en équilibre s'il ne subit aucune évolution en fonction du temps, lorsque les contraintes ne varient pas ou lorsqu'il n'y a aucun transfert de matière et d'énergie entre le système et le milieu extérieur. On peut faire l'analogie suivante :

(...) Pour un système mécanique, le critère d'équilibre est l'énergie potentielle minimum. Pour un système thermodynamique, le critère d'équilibre est : « tout changement spontané dans un système isolé entraîne un accroissement d'entropie ».

Lorsque l'entropie atteint sa valeur maximale, le système ne change plus, il a atteint son état d'équilibre. Mais concrètement, il est rare que l'on étudie les réactions chimiques à entropie ou énergie constante. On se place plutôt à température ou pression constante (...)

Extraits

[...] Par exemple, la température la masse volumique ρ. Certaines variables d'état peuvent être liées par une équation d'état. Par exemple, la loi des gaz parfaits PV=nRT. Les variables d'état indépendantes est le nombre minimum de variables d'état à connaître pour définir l'état du système. Constituants d'un système Un constituant chimique est une entité représentée par : Une formule chimique (atome, molécule ou ion) Un symbole chimique (électron, lacune, ) Un constituant physicochimique est une espèce chimique donnée dans une phase donnée, par exemple H2O(g), H2O(l), Un système physico-chimique est défini par la donnée des constituants physicochimiques le composant. [...]

[...] Peut-on prévoir l'état final d'une réaction ? La thermodynamique a de nombreuses applications dans la vie courante : La production et le stockage de gaz liquéfiés : la cryogénie. La climatisation et le chauffage. La thermodynamique c'est comme faire une photo avant et après la réaction, contrairement à la cinétique qui consiste à faire une reconstitution du film de la réaction. La thermodynamique présente deux aspects : Aspect macroscopique : Description des états finaux et initiaux. Bilan énergétique du système. [...]

[...] Ainsi, le système et le milieu extérieur forme l'univers. Le système et le milieu extérieur échangent : De l'énergie (travail et/ou chaleur). De la matière. La nature du transfert permet de définir différents types de systèmes. Nature du système Isolé Fermé Ouvert Nature des transferts avec le milieu extérieur Energie Matière NON NON OUI NON OUI OUI Exemples Univers Frigidaire Réacteur Description du système Etat du système : Un état du système est défini par l'ensemble des valeurs numériques d'un certain nombre de variables macroscopiques appelées variables d'état. [...]

[...] Isotherme : à température constante. Adiabatique. Souvent, il est possible de réaliser une transformation de plusieurs façons : Il est possible de simplifier le problème GRACE au choix des transformations. Fonctions d'état La variation d'une fonction d'état est : Indépendante de la transformation (c'est-à-dire du chemin suivi Ne dépend que de l'état initial et de l'état final. Au cours d'une transformation élémentaire, la variation élémentaire d'une fonction d'état X est une différentielle totale exacte : ATTENTION : dans le cas de la variation élémentaire du travail et de la chaleur on a pas de différentielle totale exacte. [...]