Thermodynamique

Question 1

Qu’est-ce que la thermodynamique en biochimie?

Answer 1

Étude des transformations d’énergie dans les systèmes biologiques.

Question 2

Quel est le premier principe de la thermodynamique?

Answer 2

Conservation de l’énergie.

Question 3

Quel est le deuxième principe de la thermodynamique?

Answer 3

Augmentation de l’entropie dans un système isolé.

Question 4

Quel est l’indicateur de spontanéité d’une réaction en biochimie?

Answer 4

∆G (variation d’énergie libre de Gibbs).

Question 5

À quoi s’appliquent les lois de la thermodynamique?

Answer 5

À tout l’univers, y compris aux êtres vivants et aux réactions chimiques.

Question 6

De quoi la survie des systèmes vivants dépend-elle?

Answer 6

De leur capacité à extraire l’énergie de leur environnement.

Question 7

D’où provient l’énergie qui propulse la vie sur Terre?

Answer 7

Principalement du soleil

Question 8

Quel est le rendement de la photosynthèse en pourcentage de l’énergie solaire qui atteint la Terre?

Answer 8

Le rendement de la photosynthèse est faible:
0,05% de l’énergie solaire qui atteint la Terre mène à la production de molécules organiques.
Beaucoup d’énergie est perdue à chaque niveau trophique de la chaine alimentaire.

Question 9

Quel est le rôle des plantes en tant que source de protéines?

Answer 9

Fournir des protéines végétales pour l’alimentation.

Question 10

Quels types de plantes peuvent être utilisés comme source de protéines?

Answer 10

Légumineuses, céréales, noix et graines.

Question 11

Pourquoi les plantes sont-elles une alternative populaire pour les protéines?

Answer 11

Elles sont souvent plus durables et respectueuses de l’environnement que les sources animales de protéines.

Question 12

Où les archées méthanogènes peuvent-elles métaboliser les carbohydrates?

Answer 12

Dans le tube digestif des ruminants et dans les sols.

Question 13

Quel gaz est produit par la métabolisation des carbohydrates par les archées méthanogènes?

Answer 13

Le méthane.

Question 14

Quel est l’effet de serre du méthane par rapport au CO2?

Answer 14

84 fois plus puissant sur une période de 20 ans.

Question 15

Que se passe-t-il à chaque étape de la chaîne alimentaire?

Answer 15

Beaucoup d’énergie est perdue.

Question 16

Où s’est ‘perdue’ l’énergie initiale fournie par la lumière du soleil?

Answer 16

• Plante: Partie excédentaire de l’énergie solaire transformée en chaleur ou fluorescence
  Partie servie aux fonctions de la plante (croissance, défense, reproduction),
• Herbivore et carnivore: Partie servie à du travail (convertie en énergie mécanique (énergie potentielle et cinétique), par le biais de la contraction musculaire);
  Servie pour les fonctions physiologiques et métaboliques;
  Une grande partie de cette énergie a été convertie en chaleur.

Question 17

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

Answer 17

Que l’énergie ne peut être ni créée ni détruite.

Question 18

En quoi l’énergie se transforme-t-elle selon le texte?

Answer 18

En lumière, chaleur, énergies mécanique, électrique et chimique.

Question 19

Qu’est-ce que ∆U représente?

Answer 19

Le changement d’énergie d’un système. Le changement d’énergie d’un système dépend uniquement de son état initial et de son état final. Peu importe les transformations ou les chemins empruntés lors de ce changement.

• L’énergie est fonction de l’état du système: fonction d’état

Question 20

Quel principe est déduit par l’observation du désordre des objets isolés laissés à eux-mêmes?

Answer 20

Le deuxième principe de la thermodynamique : l’univers tend vers un désordre maximal.

Question 21

Qu’est-ce que mesure l’entropie (S) dans les systèmes chimiques?

Answer 21

Le niveau de désordre et de probabilité de l’état du système.

Question 22

Quelle est la définition de ‘système’ ?

Answer 22

Matière dans une région définie de l’espace.

Question 23

Quelle est la définition de ‘univers’ ?

Answer 23

Système + ce qui l’entoure (environnement).

Question 24

Quels types de systèmes sont définis en fonction de leurs interactions avec l’environnement?

Answer 24

Ouvert : échange de la matière et de l’énergie avec son environnement

Fermé : échange de l’énergie, comme la chaleur, avec son environnement.

Isolé : n’échange rien avec son environnement.

Question 25

Les êtres vivants correspondent à quel type de système ?

Answer 25

Systèmes ouverts → échangent ma􏰀ère et énergie (chaleur) avec leur environnement

Question 26

Vrai ou Faux ? La formation d’une structure biologique, est en contraditction avec le 2e principe de la thermodynamique.

Answer 26

En apparence, en contradiction avec 2e principe de la thermodynamique puisque création d’ordre diminue l’entropie. Mais pour former une structure biologique, il faut fournir de l’énergie et cela diminue l’ordre :

• Consommation de molécules d’ATP fournit l’énergie pour créer des liens covalents (crée de l’ordre dans les molécules)
• Consommation d’ATP = dégagement de chaleur dans l’environnement = plus grande diffusion de l’air = augmentation de l’entropie de l’environnement.

‐ Pour produire l’ATP: digestion de nourriture → induit aussi augmentation d’entropie : bris des liens (de l’ordre) des atomes dans les molécules ingérées.

Question 27

Qu’est-ce que l’enthalpie?

Answer 27

Le potentiel de chaleur d’un système ou d’une réaction, noté H.

Question 28

Comment est défini le changement dans l’entropie de l’environnement (∆S)?

Answer 28

Positif si désordre augmente et négatif si désordre diminue.

Inversement proportionnel à la température du système et proportionnel au changement d’enthalpie du système (‐∆H car transfert de chaleur du système à l’environnement)

Question 29

Quelle est la formule pour l’entropie totale?

Answer 29

∆Sunivers = ∆Ssystème + ∆Senvironnement

Question 30

Quelle est la formule pour calculer ∆G?

Answer 30

∆G = ∆Hsystème - T∆Ssystème

Question 31

Que représente ∆G (énergie libre de Gibbs) selon Josiah Willard Gibbs en 1878?

Answer 31

Indicateur de potentiel thermodynamique d’une réaction, énergie disponible pour faire un travail.

Question 32

Que signifie ΔG négatif?

Answer 32

La réaction se produit spontanément, exergonique (exothermique).

Question 33

Que signifie ΔG = 0?

Answer 33

La réaction est à l’équilibre, aucun changement apparent.

Question 34

Que signifie ΔG positif ?

Answer 34

réaction ne peut se faire spontanément → endergonique (endothermique). Ne peut se faire que s’il y a apport d’énergie de l’extérieur.

Question 35

Vrai ou Faux ? ΔG ne donne aucune indication sur le moyen ou la vitesse de la réaction.

Answer 35

Vrai

Question 36

Qu’est-ce qui augmente continuellement avec chaque événement ou réaction?

Answer 36

L’entropie de l’Univers.