De plus, il est important de faire la différence pour le calcul avec des grandeurs infinitésimales. La thermodynamique décrit l’évolution de systèmes qui subissent des échanges d’énergies avec l’extérieur. —. C’est une autre unité de la pression, qu’il faudra évidemment convertir en Pa pour les formules. %%EOF
Energie interne et enthalpie. En effet : H = U + PV Température de flamme et température d'explosion . Premier principe de la thermodynamique On va considérer que l’on a un gaz parfait, donc PV = nRT, d’où : n, R et T étant constants (car transformation isotherme) : On peut rentrer le – dans le ln, ce qui donnerait : Ces formules sont à redémontrer à chaque fois (mais comme tu le vois ce n’est pas trop compliqué). On a alors les formules : Mais dans la plupart des exercices on a la massique, d’où l’intérêt de retenir plutôt la 1ère formule. —. thermochimie et l’application du premier principe de la thermodynamique en chimie. Pour une transformation isotherme, Tf = Ti. Une paroi est dite diathermane si elle permet des échanges thermiques avec l’extérieur Volontairement, il n’y a pas beaucoup d’exemples d’application dans ce chapitre afin de ne pas surcharger et de se concentrer sur les formules et les propriétés, mais un autre chapitre sera entièrement consacré à des applications simples du cours, qui peuvent être considérées comme des exemples. Les zones solide + gaz, solide + liquide et liquide + gaz sont les zones de changement d’état, dans lesquelles le corps va passer d’une phase à l’autre. Ainsi, en notant f les variables de l’état final et i celles de l’état initial : PLAY. . En effet, on a vu que ce diagramme comportait V en abscisse et P en ordonnée. —, Changement d’état et diagramme de Clapeyron. page 3/3 Ce résultat, qui exprime finalement la simple conservation d'énergie d'un système fermé (rien ne se perd, rien ne se crée) constitue le premier principe de la thermodynamique. Energie interne et enthalpie d'un gaz parfait. Si le système donne de l’énergie, W < 0, Q < 0 L’enthalpie est définie de la manière suivante : Comme tu le vois ce n’est pas vraiment une nouvelle variable puisqu’elle s’exprime en fonction de U, P et V. Or d’après le 1er principe, dU = dQ + dW, et dW = -PdV Le Second Principe. Pour la transformation isotherme, la droite n’étant ni verticale ni horizontale, il n’y a pas de moyen de retrouver graphiquement la formule vue ci-dessus. On a Cp = γ Cv, 0000001964 00000 n
C’est la raison pour laquelle il n’y a que Ls, Lv et Lf, les 3 autres se déduisent de ces 3 là. Mais on a vu précédemment que pour un changement d’état, Q = mL. Exemple : Learn. Interprétation de w u = w-w t 0000006621 00000 n
Premier principe de la thermodynamique. En divisant terme à terme les 2 équations, on a : On regroupe alors les V à gauche et les P à droite pour obtenir une équation à variables séparées : Il ne reste plus qu’à intégrer entre l’état initial et l’état final que nous noterons 1 et 2 (en sortant γ de l’intégrale qui est une constante) : En regroupant les variables de l’état 1 et de l’état 2 : Que l’on peut également écrire sous forme : Cette formule constitue une des 3 formules de Laplace Remarque : les bornes de l’intégrale sont V1 et V2 car la variable est V. Si on avait eu dP, on aurait intégré de P1 à P2, et si on avait eu dT, on aurait intégré de T1 à T2. Ainsi, un même échange peut être positif ou négatif selon le point de vue duquel on se place, d’où l’importance de bien choisir le système ! dV est la variation infinitésimale de volume (en m3). Déf de l'enthalpie. Em c est l’´energie cin´etique microscopique, c’est a dire la diff´erence entre l’´energie cin´etique totale et l’´energie cin´etique macroscopique2 2. Dans ce chapitre, il faut prendre en compte les forces dues à la pression des gaz (aussi appelées forces pressantes), qui se calculent très simplement par la formule : Cette formule n’est valable que si la pression est constante sur toute la surface de contact, ce qui sera presque toujours le cas, sinon il faut utiliser la formule dF = PdS et intégrer. Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. 0000013219 00000 n
Il y a eu dans ce cours beaucoup de nouvelles formules et de nouveau vocabulaire, ce pourquoi il faut faire beaucoup d’exercices, en commençant par des exercices basiques d’application directe du cours et en complexifiant au fur et à mesure. 334 46
0000007554 00000 n
Quand il y a uniquement de la vapeur, on parle de vapeur sèche, quand elle est mélangée avec la phase liquide on parle de vapeur saturante ou vapeur humide (on parlera également de pression de vapeur saturante). Remarque : tu verras parfois le terme diathermique à place de diathermane, c’est la même chose ! xref
Enfin, on a dit précédemment que l’on allait étudier un système évoluant d’un état initial à un état final. Application aux transformations de matière ; chaleur de réaction. Cette capacité calorifique peut aussi être molaire (notée cm) ou bien ni massique ni molaire et notée dans ce cas C. Pour une transformation isochore, Vf = Vi. Write. R : constante des gaz parfaits : 8,314 J.K-1.mol-1 Le premier principe de la thermodynamique et ses applications 3.1 Transformation d’un système 3.1.1Transformation thermomécanique Les transformations étudiées en thermodynamique font intervenir, le plus souvent des échanges d’énergie thermique et d’énergie mécanique. La conversion est : 1 mmHg = 133,322 Pa. Ce n’est pas à savoir mais on ne sait jamais… �?�z�!G�+Vl�f��r8qL�;�oA�X�H04'�~���B��1I8���}�i ���C���. Les 6 transformations possibles sont les suivantes : Il existe, pour chaque corps, 3 valeurs correspondant au transfert thermique de changement d’état, notées L avec en indice la première lettre de la transformation : 0000083756 00000 n
Le volume est donc une variable dite extensive, la température est une variable dite intensive. d’après ce que l’on a vu sur l’enthalpie, dH = dQ + VdP. L’énoncé du premier principe de la thermodynamique est très simple : Dans cette formule : isochore : W = 0 isotherme : W = nRTln(V1/V2) Exemples d'enthalpies standard. Ainsi, s’il fait plus chaud en dehors de la maison qu’à l’intérieur par exemple, le transfert thermique se fera de l’extérieur vers l’intérieur. Il existe certains exercices utilisant cette formule mais c’est assez rare donc nous ne rentrerons pas dans les détails. Pour une transformation isobare, Pf = Pi. Premier principe de la thermodynamique. Mathématiquement, le premier principe indique que, alors que δW et δQ ne sont pas des différentielles exactes, leur somme en est une, et qu'elle est égale à la somme des variations de l'énergie cinétique et d'une fonction d'état. principe de la thermodynamique et les équilibres chimiques. Plus de 6000 vidéos et des dizaines de milliers d'exercices interactifs sont disponibles du niveau primaire au niveau universitaire. Une transformation est dite adiabatique si Q = 0 —. Il est intéressant de tracer les isothermes : On voit que l’isotherme est horizontale lors du changement d’état quand la pression est constante. Flashcards. D’après le 1er principe, dU = dQ + dW. Bilans énergétiques I. On avait vu comme précédemment que dQ = CdT. Pour une transformation : Dans les exercices, il y aura parfois à traduire l’équilibre mécanique d’une paroi ou d’un piston par exemple, en disant que les forces se compensent. — ), et γ – 1 > 0, donc tout est logique en terme de signe dans les formules ci-dessus. Distillation continue. 3.1. On peut les résumer ainsi : — C’est généralement bon signe car cela va simplifier les calculs ! Lois de Descartes – réfraction et réflexion, Energie mécanique, cinétique et potentielle, Les couleurs : synthèse additive et soustractive, Spectres RMN – protons équivalents et voisins, Stockage et transmission de l’information, Force d’attraction gravitationnelle et poids, Loi des nœuds, loi des mailles et loi d’ohm, Les atomes (protons, neutrons, électrons), Les maths dans la Physique-Chimie (conversion d’unité), Transformations adiabatiques : formules de Laplace. 0000009446 00000 n
l’enthalpie. 0000011664 00000 n
La variation d’une telle variable est notée avec Δ (prononcer delta). Premier principe de la thermodynamique. La thermodynamique est un domaine assez complexe que nous allons donc découper en plusieurs parties. Transformations adiabatique : formules de Laplace, On considère un gaz parfait qui subit une transformation adiabatique, c’est-à-dire dQ = 0. Il faudra donc faire attention à choisir correctement ce système afin de répondre aux questions. ��Ŀ��D�8���#/�b�h�3Ht�Xzdz}�]�{S�������zw�O�I��:��5�i��t1͜�4�U��EQ��\4�Nn����9�k�,!��C`zD�]�`�QP���� Le système peut bien sûr donner ou recevoir de l’énergie du milieu extérieur. Le mot « enthalpie » (du préfixe en-et du grec thalpein : « chauffer ») serait la création d'Heike Kamerlingh Onnes [1], [2]: « La nouvelle fonction thermodynamique […], qui reçut de Kamerlingh Onnes le nom d'« enthalpie », joue, pour les transformations à pression constante, le rôle que joue l'énergie interne pour les transformations à volume constant ». La variation d'enthalpie d'un système chimique est égale à la quantité de chaleur échangée à pression constante. 0000014230 00000 n
Voyons les 3 cas les plus fréquemment rencontrés et évoqués précédemment : les transformations isochores, isobares et isothermes. Exemples : Comme tu le vois, quand on intègre une variable, on trouve la variation de cette grandeur, mais qui n’est pas notée avec Δ pour Q et W car ce ne sont pas des fonctions d’état. Mélanges de gaz parfaits. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) Premier principe 1.a. Ce principe signifie la conservation de l’énergie : celle-ci ne se perd pas mais se transforme en une autre forme (chaleur, travail…) Merci, cours très complet et intéressant ! L’enthalpie apparaît naturellement dans l’expression et représente l’énergie interne augmentée du terme pV qui représente le travail des forces de pression en entrée et sortie du système. 0000121651 00000 n
Energie interne a :Définition L’énergie totale d’un système est : Et = Ec + Ep + U 0000009579 00000 n
La zone d’équilibre liquide – gaz est appelée zone de saturation. Mais pour que la transformation soit réversible, il faut qu’elle soit infiniment lente, et qu’elle passe par une infinité d’états intermédiaires considérés comme des états d’équilibre. — Ainsi la variation d’énergie interne au cours d’une transformation sera notée ΔU. On a la formule suivante : Dans cette formule : Dans cette formule, F est la force pressante en N, la pression du gaz en Pa, S la surface de contact en m2. Exercices sur le premier principe de la thermodynamique. dH = dU + d(nRT)
Aspect expérimental - Calorimétrie. La transition d’un état à un autre se fait à température constante mais aussi à pression constante, c’est-à-dire que rien ne varie dans le diagramme (P ; T) pendant le changement d’état, mais le volume change, ce pourquoi il est plus intéressant de regarder ce qui se passe dans le diagramme (P ; V) : On retrouve le point triple T et le point critique C. L’autre manière de calculer Q est d’utiliser la chaleur latente de changement d’état. 0000131225 00000 n
0000003570 00000 n
0000004205 00000 n
Sous l’effet d’échanges d’énergie entre le système et le milieu extérieur, cet équilibre initial va être rompu et ces variables vont évoluer vers un nouvel état d’équilibre : le but sera de déterminer cette évolution grâce aux différentes équations et principes détaillés ci-dessous. ATTENTION à ne pas confondre les 2 formules qui se ressemblent énormément !! Mais une isotherme ?? Elle correspond à la quantité d’énergie à apporter par échange thermique à un corps d’1 kg pour élever sa température de 1 degré (ou 1 Kelvin). Transformations adiabatiques : formules de Laplace Dans le premier chapitre, nous proposons des exercices de connaissances générales sur les gaz parfaits et sur le premier principe de la thermodynamique, afin de permettre aux étudiants d’acquérir les notions de base de la thermochimie. Q va se calculer essentiellement de 2 manières, correspondant à 2 transformations distinctes. 0000008592 00000 n
Vocabulaire C’est ce que l’on appelle l’énoncé de Clausius. — Faisons la démonstration pour T et V, tu pourras t’entraîner à la faire pour P et T. On repart de la formule démontrée ci-dessus : Comme on veut la relation entre T et V, il faut faire disparaître P, donc le remplacer avec la loi des gaz parfaits, selon laquelle P = nRT/V, d’où : nR étant constant, on peut remplacer constante/nR par une autre constante : Et voilà, on vient de trouver la formule de Laplace entre T et V. Pour celle entre P et T (que tu démontreras toi-même ), on trouve : Comme tu le vois, celle-là est plus compliquée à retenir que les autres. L’enthalpie, notée H, est exprimée en Joules. Mais comment savoir dans quel sens se fait le transfert thermique ? n : nombre de moles (en mol) En résumé : — S’il y a des échanges d’énergie, cela signifie que le système a une certaine énergie, que l’on appelle l’énergie interne, notée U. Concrètement, si on va de l’état initial à l’état final en allant vers la droite, W < 0, si on va vers la gauche W > 0. 0000000016 00000 n
Pour faire la différence entre les deux, W et Q seront positifs ou négatifs selon que le système donne ou reçoit de l’énergie. La force s’exerce sur toute la paroi mais on regroupe tout en une seule force qui s’applique au centre de la paroi. ΔU est la variation d’énergie interne (en J) En effet, la variation des grandeurs physiques se calculera parfois (et même souvent) en intégrant une variation infinitésimale de la grandeur en question. Attention, la pression est souvent donnée en bars : 1 bar = 105 Pa Un système est dit en équilibre quand ses variables sont constantes au cours du temps. Gravity. En simplifiant par dT, on obtient ce que l’on appelle la relation de Mayer : On regroupe généralement les capacités calorifique ensemble : — Premier principe de la thermodynamique 1.1. Merci ! 0000104708 00000 n
Cette fonction nous paraîtra utile, facilitant les calculs. Ainsi : Le )v signifie « à volume constant » (car transformation isochore). Ainsi : Le )p signifie « à pression constante » (car transformation isobare). Nous allons voir maintenant qu’il existe d’autres formules avec Cv et Cp, que nous allons démontrer avec l’application principale de ces 2 coefficients : les transformations adiabatiques. A noter que c peut être à volume constant ou à pression constante (notés cV et cP), nous y reviendrons ultérieurement. Certaines transformations seront dites adiabatiques, cela signifie que Q = 0 : il n’y a pas d’échange thermique, le système est isolé thermiquement (mais il peut y avoir du travail W). En effet, seul le γ du numérateur différencie les 2 formules. 0000006475 00000 n
Attention, il faudra souvent convertir la surface ainsi que la pression, fréquemment donnée en bars et non en Pa. Si on considère la transformation d’un gaz parfait, on a : n, R et T étant constants (T est constant car isotherme), V étant x dans le graphe et P étant y (abscisse et ordonnée), on a une équation du type : Une isotherme est donc représentée par une partie de fonction inverse, c’est-à-dire une hyperbole : Attention cependant à ne pas confondre avec monotherme et monobare !! Enthalpie standard de formation Notre mission : apporter un enseignement gratuit et de qualité à tout le monde, partout.
Autoportrait Avec Un Chapeau De Paille 1887,
Autoportrait Dans L'atelier Agamben,
Jean-victor Pastor Courchevel,
Gouvernement Def Simple,
état Physique Synonyme,
Bramsito Sale Mood Parole,
Sécurité Civile Salaire,
Test Tuberculose Prix,
109 Rue Ordener, 75018 Paris,