Les réactions chimiques et l'entropie

Résumé du document

La thermodynamique est la partie de la physique qui étudie les lois relatives aux échanges de chaleur et de travail entre des corps ou des systèmes. Elle est née au XIXe siècle, à l'occasion des études menées en vue de l'amélioration des machines à vapeur. La thermodynamique étudie l'énergie thermique, son transfert, sa transformation, sa dégradation et sa dispersion. La thermodynamique est applicable à tous les systèmes physiques.

Parmi les principes que pose la thermodynamique, le fait qu'un phénomène qui provoque une diminution d'énergie dans le système où il se déroule est spontané. Mais, les exemples présentés au paragraphe précédent nous montrent que cette règle n'est pas suffisante pour tout expliquer. Les physiciens ont dû introduire un nouvel acteur : l'entropie (...)

Extraits

[...] Cette conclusion n'a en fait rien de surprenant. Il est toutefois peu aisé de recourir à ce concept pour expliquer des processus de la vie courante Une situation simple Quelle relation existe-t-il entre l'apparition spontanée de la rouille et la probabilité ? On peut répondre à ce type de question quand on comprend la relation qui existe entre l'entropie et la spontanéité. Pour ce faire, considérons un processus très simple: l'expansion d'un gaz idéal dans un contenant où on a fait le vide (voir la figure à gauche). [...]

[...] Une molécule de gaz située dans le contenant (voir les figures ci-dessus) a une chance sur deux de se trouver dans le ballon de gauche. La probabilité qu'une molécule soit présente dans le ballon de gauche est donc de 1/2. S'il y a deux molécules dans le contenant, il y a une chance sur deux que chaque molécule soit présente dans le ballon de gauche; par conséquent, il y a une chance sur quatre x 2 = que les deux molécules soient présentes dans le ballon de gauche. [...]

[...] Le type de probabilité dont il a été question dans cet exemple est appelé probabilité de position, étant donné qu'il dépend du nombre de positions dans l'espace (micro-états de position) qui donnent naissance à un état particulier. Un gaz prend ainsi de l'expansion dans le vide et y est uniformément réparti, car cette expansion présente le plus grand nombre possible d'états du système, c'est-à-dire la plus grande entropie Variation de l'entropie Les calculs d'entropie ne sont pas au programme de ce cours ; nous ne les aborderons donc pas. Il nous est cependant possible de préciser certaines choses à propos du signe de (S. [...]

[...] Tente d'expliquer pourquoi. o Lorsqu'une goutte de parfum est déposée dans un coin d'une pièce, l'odeur se répand dans toute la pièce. o Quand le parfum est évaporé et dispersé dans la pièce, la goutte de parfum se reforme. o Lorsque l'on mélange NH4SCN et Ba(OH) 2.10 H2O, une réaction endothermique se produit avec formation de Ba(SCN)2, NH3 et H2O. Si l'on mélange ces différents produits, les réactifs se reforment. o Une tasse de café chaud disperse son énergie thermique dans son environnement et se refroidit. [...]

[...] Une tempête de sable se lève ; les particules provenant des pyramides déposées au sol retrouvent leur place sur les édifices qui reprennent leur état d'origine. o Ta chambre n'est pas trop rangée. Un grand courant d'air survient et tous les objets retrouvent leur place. Certains films, passés à l'envers, montrent des scènes possibles (des autos qui roulent en marche arrière, par exemple) ; d'autres scènes sont impossibles. Cite quelques scènes impossibles. Pourquoi les unes sont-elles possibles et les autres pas ? [...]