Obstacle épistémologique

Pages: 13 (3044 mots) Publié le: 17 avril 2011
UNIVERSITE IBN ZOHR

Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Agadir

Filière Classe préparatoire

Première Année

COURS DE THERMOCHIMIE

Cours préparé par : Dr. R. SALGHI, Professeur Habilité à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Agadir Pr. L. BAZZI, Professeur à la Faculté des Sciences d’Agadir

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LA THERMOCHIMIE Introduction La thermochimie est l'application desprincipes de la thermodynamique classique aux réactions chimiques. Au cours de ce chapitre on va aborder 2 points: 1) Etude de l'échange d'énergie entre le système et le milieu extérieur (premier principe) 2) Prévision des réactions chimiques (deuxième principe). I) Définitions 1) Formes d'énergie échangée entre le système et le milieu extérieur

W Système Q
Echange de W: énergie mécanique = travaileffectué Echange de Q: énergie calorifique = chaleur échangée 1 cal = 4,18 J Convention: E> 0 si l'énergie est reçue par le système. E< 0 si l'énergie est cédée par le système. Système isolé: n'échange pas d'énergie avec le milieu extérieur. 2) Variables d'état Ce sont les grandeurs qui permettent de définir l'état d'un système (P,V,T, ni...). Il existe pour certains systèmes une relation entreces variables d'état, c'est le cas d'un gaz parfait. Définition: Un gaz parfait est un gaz qui obéît à la relation PV = nRT P: pression du gaz, T: la température, V: volume occupé par le gaz, n: le nombre de moles de gaz R: Cte des gaz parfaits. Unités: P en Pascal ou atm, V en litre (m3) , T en K , R = 8.31 J/K mole= 2 cal K-1 mole-1 Pour un mélange de gaz parfait: PV = NRT (1) P= P(O2) + P(N2) +P(CO2) = Σ Pi Pi : pression partielle = pression qu'aurait le gaz i s'il occupait tout seul le volume à la température T. N = Σ ni, ni nombre de mole du gaz i Pour un gaz, Pi V = niRT (2) (2)/(1)

milieu extérieur

Pi ni = = xi fraction molaire P N

Pi = xi P

Σ Pi = Σxi P = (Σ xi) P = P 3) Fonction d'état F = F (P,V,T,ni..) est une fonction d'état si ∆F = Ff - Fi est indépendante du cheminsubit ∆F1 = ∆F2 = ∆F3 Pour calculer ∆F on exprime

dF = (

∂F ∂F ∂F ) y , z dx + ( ) x , z dy + ( ) x , y dz, ∆F = F f − Fi = ∫ dF ∂x ∂z ∂z

II) Le premier principe de la thermodynamique 1) Enoncé du premier principe - Notion d'énergie interne

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Il existe une fonction d'état U appelée énergie interne telleque: ∆U = W + Q = Uf - Ui ∆U = W1 +Q1 = W2+Q2 = W3+Q3 est indépendante duchemin suivi Pour calculer ∆U, on considère d'abord une transformation infiniment petite: dU = δQ + δW δW: travail élémentaire: δW = - PdV δQv = Cv dT à volume cte, Cv: capacité calorifique à V cte. δQp = Cp dT à pression cte, Cp: capacité calorifique à P cte. Cas particulier: Etat initial = Etat final ⇒ ∆U = Uf - Ui = 0 ⇒ W + Q = 0 La variation d'énergie interne d'un système lors d'un cycle est nulle. 2) Cas d'une transformation isochore: dU = δQ + δW = δQ - PdV = δQv (V cte) ∆U est donc égale à la quantité de chaleur échangée au cours de la transformation. 3) Cas d'une transformation isobare. dU = δQ + δW = δQ – PdV

∆U = ∫ dU = ∫ δQ = Qv

∆U = ∫ dU = ∫ δQ − ∫ PdV ∆U = Q p − P ∫ dV = Q p − P (V f − Vi ) = U f − U i
Qp = (Uf + PVf) - (Ui + PVi) On introduit une nouvelle fonction Happelée enthalpie du système. H = U + PV ; dH = dU+PdV +VdP = δQ - PdV+PdV +VdP dH = δQ + VdP Si P= Cte alors dH = δQp ⇒ Qp = Hf - Hi = ∆H La variation d'enthalpie du système lors d'une transformation isobare est égale à la quantité de chaleur échangée Qp I) Application du premier principe aux réactions chimiques. Transformation = Réaction chimique

υ1 A1 + υ 2 A2 → υ 3 A3 + υ 4 A4
A1 et A2: réactifsA3 et A4: produits ν1, ν2, ν3 et ν4: Coeficients stoechimetriques Etat initial: ν1 moles de A1, ν2 moles de A2. Etat final: ν3 moles de A3, ν4 moles de A4. Calcul de Q: Si la réaction a lieu à V cte ⇒ Qv = ∆U Si la réaction a lieu à P cte ⇒ Qp = ∆H On a dH = dU +d(PV) ⇒ ∆H = ∆U + ∆(nRT), (PV = nRT pour un gaz parfait) Soit une réaction chimique s'effectuant à la température T

υ1 A1 + υ 2 A2...
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