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BCM1501 > Thermodynamique > Flashcards

Thermodynamique Flashcards

1
Q

Définir la thermodynamique

A

L’étude du monde vu par le prisme de l’énergie

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Q

À quoi s’appliquent les lois de la thermodynamique ?

A

À tout l’univers, y compris aux êtres vivants et aux réactions chimiques à la base de la vie

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3
Q

Qu’est-ce que la thermodynamique fournie ?

A

Des équations pour prédire le déroulement de réactions chimiques, catalysées ou non par des enzymes

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4
Q

Définir les sytèmes vivants

A

Ce sont des machines à transformer l’énergie

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5
Q

La survie des systèmes vivants dépend de quoi ?

A

De leur capacité à extraire l’énergie de leur environnement

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6
Q

À quoi est nécessaire l’énergie ?

A

Au maintien de :
- La forme
- L’activité

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7
Q

En quoi l’énergie est-elle nécessaire à la forme ?

A

Organisation de la cellule, ordre des cellules dans un tissu, agencement des tissus dans un organe, etc…

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8
Q

En quoi l’énergie est-elle nécessaire à l’activité ?

A

Mouvement, pensée, extraction de la nourriture, etc..

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9
Q

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

A

Principalement du soleil

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10
Q

Le rendement de la photosynthèse est-il faible ou élevé ?

A

Faible : 0,05% de l’énergie solaire qui atteint la Terre mène à la production de molécules organiques

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11
Q

Où est perdue l’énergie solaire ?

A

Beaucoup d’énergie est perdue à chaque niveau trophique de la chaîne alimentaire

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12
Q

Donner la chaîne de la photosynthèse

A
  1. Photosynthèse : 1er producteur
  2. Herbivores : 1er consommateur
  3. Carnivores : 2e consommateur
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13
Q

Donner la chaîne alimentaire homme/truite en un an

A
  • 300 truites sont requises pour nourrir un homme pdnt un an
  • En un an, ces truites ont dû consommer 90 000 grenouilles
  • Ces grenouilles ont consommé 27 millions de sauterelles
  • Ces sauterelles ont consommé 1000 tonnes d’herbe
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14
Q

En milieu anaéorobique, que se passe-t-il pour les carbohydrates ?

A

Peuvent être métabolisés par les archées méthanogènes

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15
Q

Où est-ce que les carbohydrates peuvent-être métabolisés par les archées méthanogènes ?

A

Dans le tube digestif des ruminants et dans les sols, par exemple

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16
Q

De quoi sont capables les carbohydrates métabolisés par les archées méthanogènes ?

A

Ils sont capables de métaboliser la cellulose

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17
Q

Quelles sont les dernières étapes du métabolisme ?

A

CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
CH3COOH -> CH4 + CO

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18
Q

Comment est l’oxygène pour les carbohydrates métabolisés par les archées méthanogènes ?

A

Pour ces organismes procaryotes, l’oxygène est très toxique

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19
Q

Quelle est la puissance du méthane ?

A

Le méthane est un gaz à effet de serre 84x plus puissant que le CO2 (sur une période de 20 ans)

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20
Q

Beaucoup d’énergie est perdue à chaque étape de la chaine alimentaire. Vrai ou Faux ?

A

Vrai

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21
Q

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

A
  • Plante
  • Herbivore et carnivore
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22
Q

Où s’est perdue l’énergie initiale fournie par la lumière du soleil dans les plantes ?

A
  • Une partie excédentaire de l’énergie solaire est transformée en chaleur ou fluorescence
  • Une partie sert aux fonctions de la plante (croissance, défense, reproduction)
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23
Q

Où s’est perdue l’énergie initiale fournie par la lumière du soleil chez les herbivores et carnivores ?

A
  • Une partie sert à du travail : convertie en énergie mécanique (énergie potentielle et cinétique), par le biais de la contraction musculaire
  • Une partie sert pour les fonctions physiologiques et métaboliques
  • Une grande partie de cette énergie est convertie en chaleur
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24
Q

L’énergie fournie par le soleil est-elle réellement perdue ?

A

Non, elle est transformée

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25
Q

En quoi est transformée l’énergie fournie par le soleil ?

A

En d’autres formes d’énergies : lumière, chaleur, énergies mécaniques, électriques et chimiques

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26
Q

Que stipule le premier principe de la thermodynamique ?

A

Stipule que l’énergie ne peut être ni créée ni détruite

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27
Q

Est-ce que le premier principe de la thermodynamique est respecté chez les formes vivantes ? Pourquoi ?

A

Car l’énergie provenant du soleil n’est pas perdue mais transformée => la vie ne mène pas à la création ou à la destruction de l’énergie, mais à sa transformation

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28
Q

Quelle est la représentation mathématique d’un changement d’énergie d’un système ?

A

ΔU

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29
Q

Quelle est la représentation mathématique de l’énergie d’un sytème au début d’un processus ?

A

Ui

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30
Q

Quelle est la représentation mathématique de l’énergie d’un sytème à la fin d’un processus ?

A

Uf

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31
Q

Quelle est la formule du changement d’énergie d’un système ?

A

ΔU = Uf- Ui

32
Q

De quoi dépend le changement d’énergie d’un système ?

A

Uniquement de son état initial et de son état final, peu importe les transformations ou les chemins empruntés lors de ce changement

33
Q

Qu’est-ce qu’est l’énergie ?

A

Une fonction d’état

34
Q

Que limitent les contraintes ?

A

Les contraintes limitent les types de transformations que l’énergie peut subir dans les processus physiques et chimiques

35
Q

Quel est le deuxième principe de la thermodynamique ?

A

L’univers tend vers un désordre maximal

36
Q

Le deuxième principe est déduit par quoi ? Expliquer

A

Déduit par l’observation : on observe en effet que le désordre d’objets isolés laissés à eux-mêmes augmente avec le temps

37
Q

Que se passe-t-il à l’ouverture de la valve dans l’exemple des deux ballons communicants ?

A

Diffusion du gaz vers l’autre ballon : création de désordre

38
Q

Que se passe-t-il à l’équilibre dans l’exemple des deux ballons communicants ?

A

Autant de chances de rencontrer une molécule de gaz dans un ballon que dans l’autre ballon (état le plus probable)

39
Q

Y-a-t-il une probabilité non nulle que toutes les molécules se retrouvent seulement dans le ballon de droite ?

A

Oui

40
Q

En théorie, comment peut-on mesurer le désordre ?

A

En théorie, on peut mesurer le désordre d’un système par un calcul de probabilité

41
Q

Comment s’appelle la mesure du désordre d’un système par un calcul de probabilité ?

A

L’entropie (S)

42
Q

Que mesure S?

A

S mesure le niveau de désordre, de probabilité de l’état du système

43
Q

Appliquer le principe de l’entropie à l’exemple des ballons

A

Expansion spontanée du gaz vers le deuxième ballon (désordre augmente) entraîne donc une augmentation de S (entropie)

44
Q

Comment tout processus spontané impacte l’entropie de l’univers ?

A

Tout processus spontané (si l’énergie est constante) entraîne une augmentation de l’entropie de l’univers

45
Q

ΔSunivers > ou < à 0 ?

A

ΔSunivers > 0

46
Q

Donner la définition d’un système

A

Matière dans une région définie de l’espace

47
Q

Donner la définition de l’univers

A

Système, + ce qui entoure ce système (environnement)

48
Q

Le système interagit-il tout le temps avec son environnement ?

A

Le système peut ou non interagir avec son environnement

49
Q

Comment se nomme un système s’il y a un échange de matière et d’énergie avec son environnement ?

A

Système ouvert

50
Q

Comment se nomme un système s’il y a seulement un échange d’énergie avec son environnement (ex: chaleur) ?

A

Système fermé

51
Q

Comment se nomme un système si rien n’est échangé avec son environnement ?

A

Système isolé

52
Q

Les êtres vivants sont quel type de système ?

A

Système ouvert => échange de matière et d’énergie (chaleur) avec leur environnement

53
Q

Fill in the blancks

A
54
Q

Quel est l’impact de la formation d’une structure biologique en terme d’ordre ?

A

Création d’ordre

55
Q

La formation d’une structure biologique est-elle en accord ou en désaccord avec le 2e principe de la thermodynamique ? Pourquoi ?

A

En apparence, en contradiction avec le 2e principe de la thermodynamique puisque la création d’ordre diminue l’entropie

56
Q

Qu’est-il nécessaire de faire pour respecter le 2e principe de la thermodynamique lors de la formation d’une structure biologique ?

A

La création d’ordre dans le système biologique (diminution d’entropie dans système ouvert) doit être compensée par une augmentation du désordre (entropie) d’au moins égale importance dans son environnement

57
Q

Donner un exemple général de diminution d’entropie d’un système mais ainsi d’augmentation d’entropie de son environnement

A

Faire le ménage (créer de l’ordre) de votre chambre (système) => augmente le désordre dans l’environnement (mais requiert de l’énergie !!!)

58
Q

Ainsi pour créer de l’ordre, que faut-il faire ?

A

Pour créer de l’ordre, il faut fournir de l’énergie

59
Q

Donner 3 exemples de “pour créer de l’ordre, il faut fournir de l’énergie” dans le système biologique

A
  • Consommation de molécules d’ATP fournit l’énergie pour créer des liens covalents (donc créer de l’ordre dans les molécules)
  • Consommation d’ATP = dégagement de chaleur dans l’environnement => + 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
60
Q

Existe-t-il un lien entre énergie, chaleur (une forme d’énergie) et entropie ?

A

Oui

61
Q

Existe-t-il un lien entre les deux principes de thermodynamique ? Expliquer

A

Oui. En théorie, il est possible de calculer le changement d’énergie lié à une réaction chimique si on connait le changement d’entropie induit par cette réaction et vice versa

62
Q

À quoi est proportionnelle l’énergie d’un système (ou d’une réaction) ?

A

À son potentiel de chaleur, que l’on définit comme H (enthalpie)

63
Q

ΔSenvironnement = ?

A

ΔSenvironnement = -ΔHsystème/T

64
Q

ΔSunivers = ?

A

ΔSunivers = ΔSsystème + ΔSenvironnement
et :
ΔSunivers = ΔSsytème - ΔHsystème/T

65
Q

-TΔSunivers = ?

A

-TΔSunivers = ΔG

66
Q

ΔG = ?

A

ΔG = ΔHsystème - TΔSsystème

67
Q

Quelle est l’intérêt de l’équation impliquant ΔG

A

L’intérêt de cette équation est que la valeur de ΔG est uniquement reliée au système

68
Q

Que représente ΔG ?

A

Représente le changement en énergie libre d’un système qui se transforme à température et pression constante

69
Q

Que signifie ΔG ?

A

Énergie libre de Gibbs

70
Q

Quel indicateur est ΔG ?

A

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

71
Q

Pour quoi est utile ΔG ?

A

Utile pour décrire l’énergétique des réactions biochimiques

72
Q

Que signifie un ΔG négatif ?

A

La réaction se fait spontanément => exergonique (souvent exothermique mais pas tjrs)

73
Q

Que signifie un ΔG=0 ?

A

La réaction est à l’équilibre => aucun changement apparent

74
Q

Que signifie un ΔG positif ?

A

La réaction ne peut pas se faire spontanément => endergonique (souvent endothermique mais pas tjrs) => Cette réaction ne peut se faire que s’il y a un apport d’énergie de l’extérieur ?

75
Q

ΔG donne-t-il des indications sur le moyen ou la vitesse de la réaction ?

A

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

76
Q

L’entropie de l’Univers augmente ou diminue continuellement ?

A

L’entropie de l’Univers augmente continuellement avec chaque évènement ou réaction

BCM1501 (10 decks)

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