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Chimie SPE > Fondements de La Thermodynamique > Flashcards

Fondements de La Thermodynamique Flashcards

1
Q

Quelle est la première chose à faire en thermodynamique ?

A

En thermo, on ne fait rien tant qu’on a pas défini un système

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Q

Pour un système thermodynamique délimité par une enveloppe physique, quelles sont les deux possibilités ?

A

L’enveloppe, si elle est physique, peut faire partie ou non du système

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3
Q

Qu’appelle-t-on l’univers ?

A

C’est le système plus le milieu extérieur

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4
Q

Quelles sont les deux manières de décrire un système thermodynamique ?

A
  • thermodynamique statistique (microscopique)
  • thermodynamique classique (macroscopique)
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5
Q

Qu’appelle-t-on la fraction molaire d’un élément ?

A

La fraction molaire est le pourcentage de quantité de matière de l’élément

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6
Q

Définir une grandeur extensive

A

Une grandeur extensive est une grandeur proportionnelle à la quantité de matière

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7
Q

Qu’appelle-t-on un système physico-chimique ?

A

C’est la description à la fois des constituants du système mais aussi de leurs états physiques

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8
Q

Donner un exemple de constituants chimiques identiques mais physico-chimiques différents

A

H2O(l) et H2O(g)

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9
Q

Définir une phase

A

Une phase est un région de l’espace dans laquelle toutes les grandeurs intensives sont des fonctions continues des coordonnées de l’espace

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10
Q

Quelle propriété ont les gazs au niveau des phases

A

Tous les gazs sont miscibles : on a toujours une seule phase

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11
Q

Quelle propriété ont les solides au niveau des phases ?

A

On considère toujours les solides purs : on a donc autant de phases que de solides

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12
Q

Si on considère un solide qui n’est pas pur (un alliage par exemple) à quoi faut-il faire particulièrement attention ?

A

Son activité n’est alors pas égale à 1

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13
Q

Qu’appelle-t-on phase uniforme

A

On dit qu’une phase est uniforme si toutes les grandeurs intensives ont des valeurs indépendantes du point considéré

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14
Q

Qu’appelle-t-on un système homogène ?

A

Un système est dit homogène s’il ne comporte qu’une phase uniforme

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15
Q

Qu’appelle-t-on un constituant

A

Un constituant (ou espèce chimique) est toute entité qui est représentée par une formule chimique

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16
Q

Qu’appelle-t-on l’état d’aggrégation d’un élément solide ?

A

Constituant + état physique (solide ici) + structure cristalline

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17
Q

Comment définir un système ?

A

On fait la liste de tous les éléments qu’il contient

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18
Q

Qu’appelle-t-on l’état d’un système ?

A

C’est l’ensemble des valeurs de ses variables d’état

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19
Q

Qu’appelle-t-on une transformation ?

A

Une transformation est le passage d’un système d’un état à un autre

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20
Q

Quels sont les deux types de transferts pouvant s’effectuer lors d’une transformation ?

A

On peut transférer :

  • de la matière (système ouvert)
  • de l’énergie (par travail (W), thermiques (Q))
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21
Q

À quoi faut-il faire attention quand on parle de Q ?

A

On ne parle pas de transfert de chaleur mais de transfert d’énergie thermique

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22
Q

Qu’indique le signe de ce qui est transféré durant une transformation ?

A

Les transferts sont algébriques : par convention, on note positivement ce qui est reçu par le système

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23
Q

Que peut-on dire de la variation d’une grandeur d’état lors d’une transformation ?

A
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24
Q

Comment note-t-on un transfert infinitésimal ? Pourquoi ?

A

En effet : on a une infinité de manières (impliquant différentes valeurs de δW et δQ) de passer d’un état du système à un autre.

En revanche, la variation d’une grandeur X entre l’état 1 et l’état 2 se note dX car seuls comptent les états de départ et d’arrivée

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25
Q

Que permet en plus la différentielle exacte (d) par rapport à la petite quantité (δ) ?

A

d (différentielle exacte), permet d’exprimer dX en fonction des dérivées partielles de X, ce que ne permet pas δ

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26
Q

Qu’appelle-t-on un système stationnaire ?

A

Un système est dit stationnaire si toutes les grandeurs intensives sont constantes en présence de transfert avec le milieu extérieur

27
Q

Qu’appelle-t-on un système à l’équilibre ?

A

Un système est à l’équilibre si :

  • il ne subit aucune évolution en fonction du temps
  • il n’y a aucun échange (ni de matière ni d’énergie) avec le milieu extérieur
28
Q

Quels sont les conséquences lorsqu’on dit qu’un système est à l’équilibre ?

A
  • équilibre thermique (température uniforme ET égale à la température extérieure)
  • équilibre mécanique (pression uniforme ET égale à la température extérieure)
  • équilibre chimique (composition uniforme et pas de transfert)
29
Q

Qu’appelle-t-on une transformation quasi-statique ?

A

Une transformation quasi-statique est une transformation théorique constituée d’une succession d’états d’équilibre

30
Q

Qu’appelle-t-on une transformation réversible ?

A

Une transformation réversible est une transformation quasi-statique qui, si elle est réalisée dans le sens inverse, repasse par les mêmes états d’équilibre que dans le sens direct

31
Q

À quoi faut-il faire attention lorsqu’on parle d’une transformation réversible ?

A

Il ne faut pas confondre une transformation réversible et réaction renversable, ça n’a aucun rapport !

(Dans la vraie vie aucune transformation n’est réversible en plus)

32
Q

Définir les coefficients stoechiométriques et préciser leurs signes

A
33
Q

Comment définit-on l’avancement ?

A

Avec ξ = 0 au début de la réaction

34
Q

Quels sont les postulats du premier principe de la thermodynamique ?

A
  • pour tout système, il existe une forme d’énergie propre (= qui ne dépend que du système), qui est une fonction d’état extensive, qu’on appelle énergie interne U (donc en J)
  • pour tout système fermé, au repos, la variation dU = δQ + δW, δQ le transfert thermique et δW le travail
35
Q

En quoi le premier principe de la thermodynamique est-il un principe de conservation de l’énergie ?

A

Si le système est isolé, Q = 0, W = 0 : l’énergie interne se conserve lorsque le système est isolé

36
Q

Quels sont les postulats du deuxième principe de la thermodynamique ?

A
  • pour tout système, il existe une fonction d’état extensive, que l’on appelle entropie et que l’on note S, telle que : pour toute transformation, dS = δSéchangée + δScréée
  • δScréée est toujours positive ou nulle (nulle si et seulement si la transformation est réversible)
  • δQ = T × δSéchangée (⇔ δSéchangée = δQ/Téchange)
37
Q

Quelle information a-t-on si on sait qu’une grandeur est une fonction d’état ?

A

Elle ne dépend que de l’état du système, en particulier pas des chemins pour y arriver

38
Q

Expliquer d’où vient : δQ = Téchange × δSéchangée

A

Le 1er principe établi une équivalence entre les rôles de Q et W.

Or, δW = - Pext × dV

Donc Q est aussi le produit d’une grandeur intensive × différentielle d’une grandeur extensive

39
Q

Exprimer δW en fonction de Pest

A

δW = - Pext × dV

40
Q

Que faut-il garder en tête par rapport à Téchange ?

A

Téchange pas triviale du tout, juste on se place en général à l’équilibre donc Téchange = T = Text

41
Q

Qu’est-ce que l’inégalité de Clausius

A

dS ≥ δSéchangée = δQ/Te avec égalité ssi la transformation est réversible

(Car Scréée ≥ 0)

42
Q

Comment s’appelle le troisième principe de la thermodynamique ?

A

Principe de Nernst

43
Q

Quel est l’intérêt du troisième principe de la thermodynamique ?

A

Pour calculer S, car on n’accède qu’à dS (2e principe), il faut une origine pour calculer (entropie absolue). C’est ce que fait le troisième principe.

44
Q

Qu’est-ce que le troisième principe de la thermodynamique ?

A

Scristaux(T=0K) = 0

45
Q

Définir l’enthalpie

A

Enthalpie : H = U + P × V

46
Q

Définir l’enthalpie libre

A

Enthalpie libre : G = H - T × S

47
Q

Quelles sont les 4 fonctions d’état ?

A

L’énergie interne (U), l’entropie (S), l’enthalpie (H), l’enthalpie libre (G)

48
Q

Démontrer les différentielles de U, H et G

A
49
Q

Quelles sont les dérivées partielles de G par rapport à T et à P ?
Justif

A
50
Q

Qu’est-ce que la relation de Gibbs-Helmholtz ?
Justif

A
51
Q

Quelles sont les deux transformations particulières ?

A
  • Transformation isobare, dP = 0
  • Transformation isochore, dV = 0
52
Q

Donner un exemple de réaction chimique isobare

A

Une réaction dans un bécher : P = Patm

53
Q

Quelle relation particulière a-t-on pour une transformation isobare ?
Justif

A

Pour une réaction isobare : dH = δQ, d’après les identités thermodynamiques, car dP = 0

54
Q

Que peut-on dire de ΔH pour une transformation monobare adiabatique ?

A
55
Q

Comment note-t-on les grandeurs molaires ?

A

Gm

56
Q

Définir les capacités calorifiques molaires

A
57
Q

Exprimer ΔH par rapport à CP,m lors d’une transformation isobare

A
58
Q

Quelle est l’équivalence à P.V = n.R.T

A
59
Q

Exprimer dS à pression constante en fonction de Cpm, pour un gaz parfait

A

Car P.V = n.R.T ⇔ Um et Hm ne dépendent que de T (pour pouvoir mettre des dérivées droites)

60
Q

Qu’a-t-on d’intéressant dans une phase condensée ?

A

Dans les phases condensées, les influences de P et de V sont faibles devant les influences de T. On peut donc les négliger et Hm et Um ne dépendant presque que de T (cf. gaz parfait)

61
Q

Exprimer dU, dH et dS en fonction n, CV,m, CP,m et T, pour un gaz parfait puis pour une phase condensée

A

T/dT*

62
Q

Exprimer ΔS lors d’un changement d’état, en justifiant

A
63
Q

Quel est le signe de la variation d’entropie lors d’une fusion, vaporisation ou sublimation ?

A

Car changement d’état = réversible : ΔS = Scréée, qui ne dépend que de Q

64
Q

Exprimer l’entropie molaire d’un gaz à la température T

A

Chimie SPE (16 decks)

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