CHAPITRE 1 : MATIÈRE ET ÉNERGIE - Flashcards

Flashcards couvrant les notions clés du Chapitre 1 : notion de système, états d’équilibre, échanges avec l’environnement, énergie interne, fonctions d’état, transformations et réactions chimiques.

Qu'est-ce qu'un système selon les notes de thermochimie ?

Un ensemble d’objets ou de substances appartenant à un domaine de l’espace; le milieu extérieur est l’environnement; l’ensemble système et environnement constitue l’univers.

Comment est définie l'énergie en thermochimie ?

Capacité d’un système à effectuer du travail, à mettre en mouvement, à éclairer, à élever la température ou à communiquer.

Comment la température est-elle mesurée et quelle est l’échelle ?

La température reflète l’énergie cinétique moyenne des particules; T(K) = T(°C) + 273,15; 0 K correspond au zéro absolu.

Quels sont les trois types de systèmes selon leurs échanges avec l’environnement ?

Système ouvert: échange matière et énergie; système fermé: échange d’énergie mais pas de matière; système isolé: aucun échange matière ni énergie.

Qu’est-ce qu’une variable d’état et quelles sont leurs grandes familles ?

Variables d’état extensives (proportionales à la quantité de matière et additives) et variables d’état intensives (indépendantes de la quantité; non additives).

Donnez des exemples d’une variable d’état extensive et d’une variable intensive.

Extensive: volume, masse, nombre de particules (n); Intensive: pression (p), température (T), densité (ρ), concentrations molaires.

Qu’est-ce que l’énergie interne U ?

Énergie totale stockée dans la matière (kinétique des particules et interactions potentielles); énergie interne est une grandeur extensive. Elle varie lors des transformations.

Qu’est-ce qu’Um(T,V) et U/n ?

Um(T,V) est l’énergie interne molaire; U/n représente l’énergie interne par mole; U dépend de T, V et n.

Qu’est-ce qu’une fonction d’état ?

Une grandeur dont la variation entre deux états ne dépend que de l’état initial et de l’état final, et non du chemin suivi.

Qu’est-ce que le théorème de Schwarz dans ce contexte ?

La variation d’une fonction d’état est une dérivée exacte; elle est indépendante du chemin (ΔX ou dX dépendent seulement des états).

Quelle est la distinction entre δ et Δ pour les fonctions d’état ?

ΔX est la variation entre deux états; δX peut dépendre du chemin; lorsqu’une variation résulte uniquement de transferts sans création interne, la fonction est conservative.

Qu’est-ce que Cv (capacité calorifique à volume constant) ?

Quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1 K à volume constant; Cv = (∂U/∂T)_{V,n}.

Qu’est-ce que l’énergie interne molaire Um(T,V) ?

Énergie interne par mole, fonction de T et V; Um(T,V) = U/n.

Qu’est-ce qu’une transformation d’état et une transformation de chemin ?

Une transformation d’état change les variables d’état sans nécessairement changer la composition; le chemin se réfère à la manière dont l’état final est atteint, mais les variations d’état restent dépendantes uniquement de l’état initial et final.

Qu’est-ce qu’une transformation physique est versus chimique ?

Transformations physiques: seules les variables d’état changent sans modifier la composition; transformations chimiques: la composition du système change.

Quelles sont les transformations adiabatique, isotherme, isobare et isochore ?

Adiabatique: pas d’échange de chaleur; isotherme: température constante; isobare: pression constante; isochore: volume constant.

Qu’est-ce qu’une transformation réversible ?

Peut être effectuée dans un sens puis dans l’autre en passant par une succession d’états d’équilibre qui diffèrent très peu les uns des autres.

Qu’est-ce qu’une transformation irréversible ?

Un seul sens; ne peut pas revenir par le même chemin sans intervention extérieure; exemple: explosion.

Quelle est la relation PV = nRT pour les gaz parfaits ?

Pour un gaz parfait, le produit pression et volume est égal au nombre de moles fois la constante des gaz parfaits et la température: PV = nRT.

Qu’est-ce que la composition d’un système et quelles grandeurs sont associées ?

Phase (condensée ou gaz), fraction molaire x(A) = n(A)/n, fraction massique w(A) = m(A)/m, pression partielle p(A), concentration [A] = n(A)/V, molalité m(A) = n(A)/m(solvant).

Qu’est-ce que la pression partielle p(A) et la concentration associée ?

p(A) = y(A) p (ou p(A) = n(A) RT / V); concentration [A] = n(A)/V.

Qu’est-ce que la synthèse de l’eau à 200 K illustre ?

Réaction: H2(g) + 1/2 O2(g) -> H2O(g); les réactifs peuvent ne pas être en proportions stœchiométriques; réactif limitant détermine la quantité maximale de produit; ν( H2)=1 et ν(O2)=1/2.

Qu’est-ce que le réactif limitant et ξmax ?

Le réactif en défaut qui détermine la quantité maximale de produit; ξmax correspond à la disparition du réactif limitant.

Comment est défini l’avancement ξ et sa relation avec les quantités ?

ξ est l’avancement de la réaction; pour chaque espèce i, dni = νi dξ; l’avancement maximal η dépend de l’équation de réaction et des quantités initiales.

Qu’est-ce que la signification d’un coefficient stœchiométrique ν dans une équation chimique ?

ν indique le nombre de moles requises (n) ou produites pour chaque espèce; ν négatif pour les réactifs et positif pour les produits; l’équilibre des éléments est conservé.

Quel est le lien entre énergie et travail dans les échanges avec le milieu extérieur ?

Tout échange d’énergie s’effectue soit sous forme de travail (W), soit sous forme de chaleur (Q), soit les deux; W et Q ne sont pas des fonctions d’état car ils dépendent du chemin.