APPLICATION DU 1er PRINCIPE AUX GAZ PARFAITS

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1 APPLICATION DU 1er PRINCIPE AUX GAZ PARFAITS
CHAPITRE 3 APPLICATION DU 1er PRINCIPE AUX GAZ PARFAITS

2 1- DÉPENDANCE DE LA TEMPÉRATURE
EXPÉRIENCE DE JOULE Un gaz parfait (G P) se détend dans un récipient vide. P et V changent. * On n'observe, dans la plupart des cas, aucun changement de température : * Le second récipient étant vide, la pression extérieure nulle, le travail effectué est nul. D’après le 1er principe Donc CONCLUSION L'énergie ( U ou H) d'un G. P. ne dépend que de la température

3 2- LA RELATION ENTRE CP et CV
On sait que : et et et On simplifie par n DT on obtient :

4 3- DILATATION RÉVERSIBLE ISOTHERME D'UN GAZ PARFAIT
Comme la température est constante alors DU est nul et la première loi s'écrit: DU = Q + W = 0. Comme la transformation est réversible, alors la pression extérieure Pext appliquée est égale à la pression d'équilibre du gaz P .

5 4-DILATATION RÉVERSIBLE ISOBARE D'UN GAZ PARFAIT

6 5- DILATATION RÉVERSIBLE ISOCHORE D'UN GAZ PARFAIT
Car dV = 0 D’où W=0

7 6- Transformation adiabatique d’un gz parfait
On divise par CV VP On intègre On divise par nR

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9 7-RELATION ENTRE DH ET DU RÉACTIONS ISOTHERMES DES GP
DH = DU + D (PV) DH = DU + D (nRT) La réaction est isotherme T=cte alors DH = DU + RT Dn Cette relation ne concerne que la variation de quantité de matière des composés gazeux du mélange. On prèfère ajouter un indice gaz : DH = DU + RT Dngaz

10 8- THERMOCHIMIE 8-1 : Définition
La thermochimie est l'application de la première loi aux réactions chimiques isothermes et isobares. Le fondement de la thermochimie est l'équation QP = DH, qui fournit une fonction d'état mesurable expérimentalement, reliée à l'énergie du système Puisque H ne dépend que des états initial et final, on pourra calculer DH pour n'importe qu'elle réaction, simplement en construisant un chemin de l'état initial à l'état final composé d'étapes pour lesquelles le changement d'enthalpie est connu.

11 8-2: ÉTAT STANDARD Pour que les valeurs placées dans les tables thermodynamiques soient utilisables, il est nécessaire qu’elles soignent mesurées dans les même conditions opératoires, relatives à un état standard. Pour tout corps pur, l’état standard est l’état physique le plus stable (du point de vue thermodynamique) dans lequel il se trouve à la pression atmosphérique et à la température T choisie arbitrairement,. On le note par l'exposant o. P° = 1 bar (ou 1 atmosphère). L’enthalpie standard d’un corps pur se note ∆H°T et se trouve dans les tables thermodynamiques. Un corps donné aura autant d’état standard que d’état physique sous lesquels il apparaît à P°. Rque: L’état standard du carbone solide est le graphite et non le diamant.

12 8-3: GRANDEURS MOLAIRES Soit X une grandeur extensive relative à un système monophasique et soit un élément de volume dV de ce système, autour d'un point courant M et contenant la quantité de matière dn . Nous lui associons la grandeur extensive dX proportionnelle à dn tel que : est une grandeur intensive appelée "grandeur molaire associée à X , notée parfois Xm ou x L’intérêt de l’utilisation des grandeurs molaires est de manipuler des quantités relatives à une mole de matière.

13 8-4: RÉACTION CHIMIQUE Au cours d’une réaction chimiques des corps appelés réactifs sont mis en contact. Ils réagissent entre eux et se transforment en de nouveaux corps appelés produits. n représentent les coefficients steochiométriques. Rque: On peut utiliser d’autres symboles que la flèche tel que la double flèche, le signe égal, deux points …pour indiquer que les réactifs finissent par se transformer en produits sans présager du caractère limité ou total de la réaction.

14 8-5: MESURE DE L’AVANCEMENT DE LA RÉACTION CHIMIQUE
ξ est appelé avancement de la réaction dans la mesure qu’il indique la quantité des composés ayant réagi : Réactifs : ni <0 Produits : ni > 0 On peut obtenir la quantité de matière d’un composé par la relation suivante: ni = ni0 + ni x Rque: L’avancement à la même valeur quel que soit le réactif ou le produit choisit pour le calculer. On peut  calculer un taux d'avancement de réaction l , nombre sans dimension , qui représente la fraction de réactifs ayant réagi par rapport à celle qui aurait disparu si la réaction était totale.     0 < l < 1

15 8-6: GRANDEURS DE RÉACTION
On appelle grandeur de réaction, notée ΔrE, la dérivée d’une fonction d’état extensive E par rapport à l’avancement de la réaction à température et pression constantes: Les grandeurs de réaction qui nous concernent ici sont l’énergie interne de réaction ΔrU et l’enthalpie de réaction ΔrH. Elles sont généralement exprimées en kJ.mol−1.

16 suite Les valeurs des grandeurs de réaction dépendent de l’écriture de l’équation chimique. Par exemple, pour la synthèse de l’eau, on peut écrire, entre autres, les deux équations suivantes : On a : soit : On peut calculer les grandeurs de réaction à partir des grandeurs molaires: Soit une équation chimique représentée par son équation Réactifs : ni <0 Produits : ni > 0