📎 CHAPITRE I : DEFINITIONS ET NOTIONS FONDAMENTALES
📌 Qu’est-ce que la thermodynamique ?
C’est la science qui étudie les transformations d’énergie
Exemple :
Soit un cylindre fermé par un piston mobil et rempli par un gaz
Constat :
Si on chauffe le cylindre, le gaz s’échauffe et pousse le piston vers l’extérieur (déplacement du piston).
Résultat :
Cette expérience est siège d’un phénomène thermodynamique « il existe une relation entre la chaleur (Q) et le travail (W) »
📌 Qu’est-ce que la thermochimie ?
La thermochimie est une branche de la thermodynamique qui étudie les échanges de chaleur dans les réactions chimiques
Définition de l’énergie selon la thermochimie
l’énergie est la capacité à faire un travail
Les formes d’énergie qui sont surtout importantes en chimie sont:
–l’énergie thermique (énergie cinétique) associée au mouvement aléatoire des atomes et des molécules
–l’énergie chimique (énergie potentielle) stockée dans les unités structurales des substances chimiques, i.e., les liaisons covalentes , liaisons ioniques, liaisons hydrogène, etc.
Type d’énergie:
- Energie mécanique ( énergie cinétique + énergie potentielle )
- Energie électrique ( apparaît chaque fois qu’il existe une différence de potentielle )
- Energie magnétique (apparaît chaque fois qu’il existe un champ magnétique )
- Energie chimique ( c’est l’énergie mise en jeu lors d’une réaction chimique )
- Energie radiative ( énergie qui nous parvient de soleil )
- Energie nucléaire ( elle apparaît lors de réaction se produisant au niveau des
noyaux d’atomes ).
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📎 CHPITRE 2 : PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE
📌 Energie interne U d’un système
U = somme de toutes les énergies du système (chaleur, travail, ...).
En thermodynamique, on ne peut pas calculer U. On peut seulement calculer sa variation ∆U.
dU = δQ + δW ⇒ ∆U = Q + W
📌 1er énoncé du 1er principe : U est une fonction d’état
∆U ne dépend que des états initial et final et non du chemin parcouru.
∆U = U2 – U1 = QA + WA = QB + WB
📌 2ème énoncé du 1er principe : « principe de conservation de l’énergie »
l’énergie se conserve : elle ne peut être ni créée ni détruite.
Pour un système isolé qui évolue de l’état 1 à l’état 2 (pas d’échange de chaleur et de travail avec le milieu extérieur) :
U1 = U2 ⇒ ∆U = 0 ⇒ Q + W = 0
L’Univers est un système isolé (puisqu’il n’existe pas de milieu extérieur) :
Uunivers = constante ⇒ ∆Uunivers = 0
Pour une transformation cyclique (qui ramène le système à son état initial : 1 ➝ 2 ➝ 1 :
Q = 0 et W = 0 ⇒ ∆U = 0
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📎 Chapitre 3 Deuxième principe de la thermodynamique
📌 Introduction
LIMITE DU PREMIER PRINCIPE
📁 Le premier principe ne fait pas de distinction entre chaleur et travail : il permet d'écrire que W = - Q (si ΔU = 0)
Donc:
Il n'empêche pas de penser qu'un bateau pourrait fonctionner en ne recevant de la chaleur (Q> 0) que de l' eau de mer et en y rejetant de la glace.
On sait que cela est impossible
📁 Il ne s'oppose pas au retour à l'état initial après une transformation spontanée.
Donc :
Il n'interdit pas, par exemple, qu'un corps froid cède de la chaleur a un corps chaud.
On sait que cela est impossible.
📁 Pour une réaction chimique
Exemple: H2 + ½ O2 à H2O
D’ après le premier principe, on récupère un transfert thermique de ∆H= 242 kJ/mol.
On peut donc penser que si on apporte cette même énergie à une mol d’eau on peut revenir spontanément à l’état initial.
On sait que cela est impossible.
⇒ Donc le premier principe est insuffisant pour étudier la notion de réversibilité et
de spontanéité.
📌 Deuxième principe de la thermodynamique
Énoncé de la loi
Une transformation spontanée s'accompagne d'une augmentation de l'entropie totale de l'univers
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