Chapitre 3 Examen Final

Question 1

Qu’est ce que la spontanéité?

Answer 1

C’est la tendance naturelle d’un phénomène.

Question 2

Donner le deuxième principe de la thermodynamique.

Answer 2

Il est impossible de trouver un processus dont le seul résultat est de prélever une quantité de chaleur d’un milieu et de le convertir intégralement en travail.

Question 3

Est-ce que l’entropie est une fonction d’état?

Answer 3

Oui et elle est liée à la dispersion de l’énergie.

Question 4

Que permet principalement de déterminer l’entropie?

Answer 4

Elle permet de savoir s’il est possible d’accéder par un processus spontané à un état donné à partir d’un autre.

Question 5

Exprimé le deuxième principe en termes d’entropie.

Answer 5

L’entropie d’un système isolé augmente au cours d’une transformation spontanée (delta S total > 0).
Les processus thermodynamiquement irréversibles sont des processus spontanés (delta S total > 0).

Question 6

Donner la définition de l’entropie.

Answer 6

dS = dq (rév) / T

Question 7

Pour un processus adiabatique, à quoi est égal delta S ?

Answer 7

0.

Question 8

Donner la formule de l’entropie qui est basé sur l’équation de Boltzmann.

Answer 8

S = k ln W où W est le nombre de micro-états et K est la constant de Boltzmann.

Question 9

Qu’est-ce qu’un micro-état?

Answer 9

C’est le nombre de façon dont les molécules peuvent être réparties tout en gardant constante l’énergie totale.

Question 10

Qu’a pour effet un changement de chaleur sur le nombre de micro-états possibles? et ce changement est-il plus important lorsque la chaleur est transférée à un corps froid ou un corps chaud?

Answer 10

Cela a pour effet d’augmenter le nombre de micro-états possibles. L’effet est plus important si la chaleur est transférée à un corps froid.

Question 11

Que faut-il prouver pour démontrer que l’entropie est une fonction d’état?

Answer 11

Que l’intégrale fermée de dq (rév) / Text = 0 pour:

1. Le cycle de Carnot
2. N’importe quelle substance
3. N’importe quel cycle

Question 12

Quel est la formule du rendement thermique?

Answer 12

(E) = (q2 - q1) / q2 et toutes les valeurs sont en valeurs absolues. => (E) = 1 - Absolu(q1/q2)

Question 13

Donner la formule du rendement de Carnot.

Answer 13

(E) = 1 - (T1 / T2)

Question 14

Quelle conclusion peut-on tirer du rendement de Carnot?

Answer 14

La relation entre le transfert de chaleur et les températures est indépendante de la nature chimique du système.

Question 15

Le travail effectué est-il plus grand dans des conditions d’irréversibilités ou de réversibilité?

Answer 15

Réversibilité

Question 16

Donner la définition de l’inégalité de Clausius.

Answer 16

dS > = dq / T

Question 17

Donner l’équation de Clausius si le système est isolé du milieu extérieur.

Answer 17

dS > = 0
Pour un processus réversible, dS = 0 alors que pour un processus irréversible, dS > 0, car réversible minimise le désordre.

Question 18

Donner l’équation de l’effet de l’expansion d’un gaz sur l’entropie.

Answer 18

(delta S) = nR ln (Vf / Vi)

Question 19

Le changement de phase est un processus réversible ou irréversible?

Answer 19

Réversible.

Question 20

Donner la formule de l’entropie de transition de phase.

Answer 20

(delta S transition) = (detla H transition) / (T transition)

Question 21

La congélation / condensation sont des processus endothermiques ou exothermiques? Et leur entropie de transition de phase diminuera ou augmentera?

Answer 21

Processus exothermique.

Diminuera, car liquide plus ordonné qu’un gaz.

Question 22

La fusion / la vaporisation sont des processus endothermiques ou exothermiques? Et leur entropie de transition de phase diminuera ou augmentera?

Answer 22

Endothermique.

Augmente, car gaz plus désordonné que liquide.

Question 23

À quoi est égale la somme de l’entropie de l’environnement et du système?

Answer 23

0.

Question 24

Donner la formule de l’entropie lors d’un transfert thermique.

Answer 24

S (Tf) = S (Ti) + Intégrale de Ti à Tf de (dq (rév) / T)

Question 25

Donner la formule de l’entropie lors d’un transfert thermique à pression constante.

Answer 25

S (Tf) = S (Ti) + Intégrale de Ti à Tf de (Cp dT / T)

Question 26

Donner la formule de l’entropie lors d’un transfert thermique à volume constant.

Answer 26

S (Tf) = S (Ti) + Cp ln (Tf /Ti)

Question 27

Expliquer en quoi consiste le théorème de Nernst.

Answer 27

Le changement d’entropie accompagnant toute transformation physique ou chimique tend vers 0 quand la température tend vers 0 à condition que toutes les substances impliquées soient parfaitement ordonnées (Corps simples / Cristaux parfaits).

Question 28

Expliquer en quoi consiste le troisième principe de la thermodynamique.

Answer 28

L’entropie est nulle à T=0 pour tout corps simple ou composé à l’état de cristal parfait.

Question 29

Combien de micro-états sont possible pour un cristal parfait à T=0?

Answer 29

1 seul.

Question 30

Donner la définition de l’entropie standard de réaction.

Answer 30

(delta réaction S) = Somme des produits (v S(m)) - Somme des réactifs (v S(m))

Question 31

À enthalpie constante et pression constante, pour être un processus spontané, dS doit être … à 0.

Answer 31

supérieure ou égale.

Question 32

À entropie et pression constante, pour être un processus spontané, dH doit être… à 0.

Answer 32

Inférieure ou égale.

Question 33

Donner la définition de l’énergie d’Helmholtz.

Answer 33

A = U - TS

Question 34

Donner la définition de l’énergie de Gibbs.

Answer 34

G = H - TS

Question 35

Pour être spontané, à température et volume constant, dA doit être… à 0.

Answer 35

Inférieur ou égal.

Question 36

Pour être spontané, à température et pression constante, dG doit être… à 0.

Answer 36

Inférieur ou égal.

Question 37

Que signifie dA = 0 à température et volume constant?

Answer 37

Que le système est à l’équilibre.

Question 38

Le travail maximal est atteint si…

Answer 38

d w max = dA

Question 39

Quel est la condition de spontanéité pour delta G?

Answer 39

delta G

Question 40

Comment une réaction endothermique peut-elle être spontanée? (même si dH > 0 ?

Answer 40

C’est grâce à l’entropie qui n’est pas constante. En effet, selon dG = dH -TdS, si dS augmente suffisamment pour combler dH positif, dG pourra tout de même être plus petit que 0.

Question 41

Donner la formule du travail maximal autre que d’expansion.

Answer 41

d w add, max = dG

Question 42

Donner la définition de l’énergie de Gibbs standard de réaction.

Answer 42

(delta r G) = (delta r H) - T (delta r S)

Question 43

Donner l’équation fondamentale et dire de la combinaison de quels principes cette équation découle.

Answer 43

dU = TdS - pdV
Découle de la combinaison du premier et deuxième principe.
Cette équation est applicable à tout processus, dans un système fermé qui n’effectue aucun travail additionnel.

Question 44

Donner la première relation de Maxwell.

Answer 44

• (dp/dS)v = (dT / dV)s

Question 45

Donner la deuxième équation de Maxwell.

Answer 45

(dV/dS)p = (dT/dp)s

Question 46

Donner la troisième équation de Maxwell.

Answer 46

(dS / dV)t = (dp / dT)v

Question 47

Donner la quatrième équation de Maxwell.

Answer 47

(dV/dT)p = - (dS / dp)t

Question 48

Donner l’équation d’état de la thermodynamique.

Answer 48

Pression interne = T (dp/dT)v - p

Question 49

Donner l’équation fondamental de la thermodynamique chimique.

Answer 49

dG = Vdp - SdT

Question 50

Donner l’équation de Gibbs - Helmholtz.

Answer 50

( d (G/T) / dT )p = - (delta H) / T²

Question 51

Donner la variation molaire de l’énergie de Gibbs avec la pression.

Answer 51

Gm (pf) = Gm (pi) + Intégrale de pi à pf de (Vm dp) = Gm (pi) + RT ln (pf/pi)