Thermochimie Application du 1er principe

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1 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard 1) Rappels généraux a) Constituant physico-chimique

2 Définition Un système physico-chimique est un système thermodynamique dans lequel la composition peut varier par suite de transformations physiques (changement d’état) ou chimiques (réactions chimiques)

3 Définition Un constituant physico-chimique d’un système est une espèce chimique dont on a précisé l’état physique (H2O(l) ou Na(s))

4 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard 1) Rappels généraux a) Constituant physico-chimique b) Grandeurs d’état et phases

5 Définition On appelle grandeur d’état toutes les grandeurs macroscopiques que l’on peut mesurer sur un système : volume, pression, température, concentration… La connaissance de celles-ci définit l’état du système.

6 Définitions Une grandeur extensive est une grandeur relative à un système global dont la valeur suit l’homothétie du système. Une grandeur intensive est une grandeur locale, relative à un point, dont la valeur reste inchangée si le système subit une homothétie.

7 Densité molaire A chaque grandeur extensive, X, on associe une grandeur intensive molaire, Xm, définie par : dX = Xm.n où dX est la variation élémentaire de X apportée par la quantité de matière élémentaire n.

8 Définition On appelle phase toute partie homogène, i.e. où tous les paramètres intensifs ont une même valeur indépendamment du point considéré, d'un système qui a mêmes propriétés physiques et chimiques.

9 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard 1) Rappels généraux a) Constituant physico-chimique b) Grandeurs d’état et phases c) Avancement de la réaction

10 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard 1) Rappels généraux 2) L’état standard d’un constituant

11 Définition L’état standard d’un constituant physico-chimique est un état particulier choisi conventionnellement comme référence dans le but de tabuler des valeurs numériques

12 Définition Pour tout état physique du constituant, l’état standard correspond à une pression standard, notée P°, conventionnellement fixée à : P° = 100 000 Pa = 1,00000 bar

13 Définition Á chaque température, correspond un état standard particulier. Il n’existe pas un mais des états standards. Il est donc nécessaire de préciser la température pour définir l’état standard considéré. Néanmoins, les grandeurs sont le plus souvent tabulées à 25 °C ou 298 K

14 Définition L’état standard, à la température T, d’un constituant gazeux, pur ou dans un mélange, est l’état du gaz parfait associé, à la même température T et sous la pression standard P°.

15 Définition L’état standard, à la température T, d’un constituant dans un état condensé (liquide ou solide), pur ou dans un mélange, est l’état de ce constituant pur, dans le même état physique (liquide ou solide), à la même température T et sous la pression standard P°

16 Définition L’état standard, à la température T, d’un soluté est l’état hypothétique de ce soluté à la concentration C° = 1 mol.L–1, à la même température T et sous la pression standard P°, les interactions des particules du soluté étant nulles comme à dilution infinie

17 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard 1) Rappels généraux 2) L’état standard d’un constituant 3) L’état standard de référence d’un élément

18 Définition L’état standard de référence d’un élément, à la température T, est l’état du corps simple le plus stable, dans l’état physique le plus stable sous la pression standard P°, à la température T.

19 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 1) L’enthalpie standard de réaction a) Grandeurs molaires partielles

20 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 1) L’enthalpie standard de réaction a) Grandeurs molaires partielles b) Grandeurs de réaction

21 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 1) L’enthalpie standard de réaction a) Grandeurs molaires partielles b) Grandeurs de réaction c) Grandeurs standard de réaction

22 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 1) L’enthalpie standard de réaction 2) L’enthalpie standard de changement d’état

23 Définition On appelle transition de phase ou changement d'état, toute évolution conduisant tout ou partie d'un système à évoluer d'une phase à une autre

24 Changements d’état

25 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 1) L’enthalpie standard de réaction 2) L’enthalpie standard de changement d’état 3) Enthalpie standard de formation : Loi de Hess a) Définition

26 Définition L’enthalpie molaire standard de formation, notée fH°(T), d’un composé à une température T correspond à l’enthalpie standard de réaction rH°(T), associée à la réaction de formation d’une mole de ce composé à partir de ses éléments constitutifs pris dans leur état standard de référence à la température T.

27 Enthalpie standard de formation

28 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 3) Enthalpie standard de formation : Loi de Hess a) Définition b) Conventions

29 Pour toute température,
Convention : La définition précédente appliquée à un corps simple dans un état standard de référence à T implique : fH°(T) = 0 Pour toute température, fH°(corps simple dans un état standard de référence) = 0

30 fH°( ) = 0 à toute température T
Convention On pose par convention : fH°( ) = 0 à toute température T

31 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards 3) Enthalpie standard de formation : Loi de Hess a) Définition b) Conventions c) Loi de Hess

32 Toute équation-bilan peut être écrite comme la somme des équations-bilans de formation de chaque constituant affectées du coefficient stœchiométrique algébrique correspondant

33 Loi de Hess L’enthalpie standard de réaction d’une réaction est égale à la somme des enthalpies standard de formation de chaque constituant, affectées du nombre stœchiométrique algébrique correspondant

34 Approximation d’Ellingham
L’enthalpie standard de réaction est supposée indépendante de la température en l’absence de changement d’état : rH°(T) = rH°(T0)

35 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards III) Effets thermiques pour une transformation isobare 1) Réaction isobare et isotherme

36 Définition Une réaction exothermique est une réaction au cours de laquelle le système dégage réellement de l’énergie : rH°(T) < 0.

37 Définition Une réaction endothermique est une réaction au cours de laquelle le système reçoit réellement de l’énergie : rH°(T) > 0.

38 Thermochimie Application du 1er principe
I) L’état standard II) Les enthalpies standards III) Effets thermiques pour une transformation isobare 1) Réaction isobare et isotherme 2) Température de flamme a) Position du problème

39 Définition La température de flamme adiabatique est la température de réaction adiabatique d’un système qui évolue sous pression constante.

40 Thermochimie Application du 1er principe
III) Effets thermiques pour une transformation isobare 1) Réaction isobare et isotherme 2) Température de flamme a) Position du problème b) Exemples

41 2 CO(g) + O2(g)  2 CO2(g)

42 2 CO(g) + O2(g)  2 CO2(g)