Tout en un chimie cpge

Pages: 619 (154568 mots) Publié le: 11 avril 2012
Sous la direction de

Bruno Fosset Jean-Bernard Baudin Frédéric Lahitète Valéry Prévost

Chimie
TOUT-EN-UN •

PSI-PSI*

Cours et exercices corrigés

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TOUT-EN-UN • PSI-PSI* Cours et exercices corrigés

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TOUT-EN-UN • PSI-PSI*
Cours et exercices corrigés
Sous la direction de

Bruno Fosset
Jean-Bernard Baudin
Sous-directeur du département de Chimie de l’ÉcoleNormale Supérieure de la rue d’Ulm à Paris

Bruno Fosset
Professeur en MP au lycée Henri IV à Paris

Frédéric Lahitète
Professeur en PC au lycée Louis Barthou à Pau

Valéry Prévost
Professeur en BCPST au lycée Hoch à Versailles

© Dunod, Paris, 2008 ISBN 978-2-10-053789-1

Table des matières
1 Premier et second principes appliqués à la thermodynamique des systèmes chimiques 1 Lesprincipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Système et Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Variables d’état et fonctions d’état . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Extensivité et intensivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Premier principe de la thermodynamique . . . . . . . . . . 1.5 Second principe de la thermodynamique . . . . . . . . . . . 2 Lesfonctions d’état utilisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Énergie interne et entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Autres fonctions rencontrées . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Notion de potentiels thermodynamiques . . . . . . . . . . . 2.4 Caractère extensif des fonctions U, S, H, V, F et G . . . . . 2 Le potentiel chimique du corps pur 1 Description thermodynamiqued’un corps pur . . . . . . . . 1.1 Quantité de matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Grandeurs molaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Variables d’état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Variables canoniques associées à une fonction d’état 2 Cas d’un système ouvert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Introduction au potentiel chimique du corps pur . . . 2.2Premières conséquences . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Potentiel chimique et grandeurs molaires . . . . . . 2.4 Dérivées premières du potentiel chimique . . . . . . 2.5 Dérivées secondes du potentiel chimique . . . . . . 2.6 Relation de G IBBS -H ELMHOLTZ . . . . . . . . . . 3 Entropie molaire absolue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

1 1 1 2 3 4 6 10 10 10 11 13 15 15 15 16 16 17 18 18 19 2021 22 25 26

. . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . .

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ii

TABLE DES MATIÈRES

4

5

Troisième principe de la thermodynamique ou principe N ERNST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Détermination de l’entropie molaire absolue . . . . . . . 3.3 Capacités thermiques molaires . . . . . . . . . . .. . . Étude de l’entropie molaire absolue de quelques substances . . . 4.1 Les gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Les liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Les solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propriétés du potentiel chimique d’un corps pur . . . . . . . . . 5.1 Cas des gaz parfaits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2Cas des gaz réels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Potentiel chimique d’un corps pur en phase condensée . Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1

de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26 26 28 36 36 37 37 38 38 39 43 48 51 51 51 52 52 54 54 54 55 56 57 58 58 59 60 61 62 62 64 66 68 71 71 71 72

3 Équilibres diphasés du corps pur 1Notion de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Phase et ordre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Diversité des phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Condition d’équilibre de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Système étudié ; modélisation . . . . . . . . . . . . . . 2.2...
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