CH6: Thermodynamique

Flashcards de vocabulaire en français sur la thermodynamique, couvrant les principes, définitions, fonctions d'état et critères de spontanéité des réactions basés sur les notes de lecture du CH6.

Thermodynamique

L’étude de l’énergie et de sa transformation.

Spontanéité d’une réaction

La capacité d'une réaction à se produire sans intervention extérieure.

Thermodynamique chimique

Le traitement quantitatif de la libération et de la consommation de l’énergie (chaleur et travail mécanique) pendant une réaction chimique.

Rendement de Carnot

Le degré d'efficacité maximal théorique d'un engin thermique, calculé par ηC = (T1 − T2) / T1.

Sadi Carnot

Ingénieur français du 19e siècle, pionnier de la thermodynamique.

Système thermodynamique

La partie de l'univers que l'on étudie (le milieu réactionnel).

Environnement thermodynamique

Tout ce qui est à l'extérieur du système, avec lequel il peut interagir.

Univers thermodynamique

L'ensemble du système et de son environnement.

Système ouvert

Un système qui peut échanger à la fois de l'énergie et de la matière avec son environnement.

Système fermé

Un système qui peut échanger de l'énergie mais pas de matière avec son environnement.

Système isolé

Un système qui ne peut échanger ni énergie ni matière avec son environnement.

Fonction d'état

Une propriété d'un système qui ne dépend que de son état actuel, et non du chemin par lequel cet état a été atteint.

Grandeurs extensives

Propriétés proportionnelles à la quantité de matière dans le système (ex: masse, volume, chaleur).

Grandeurs intensives

Propriétés indépendantes de la quantité de matière dans le système (ex: température, pression, densité).

Loi des gaz parfaits

Une équation d'état qui décrit le comportement des gaz idéaux: PV=nRT.

Énergie interne (U)

La somme de toutes les énergies (cinétique et potentielle) des particules au sein d'un système. Seule sa variation (ΔU) est mesurable.

Premier principe de la thermodynamique

La variation d'énergie interne d'un système isolé est nulle (ΔU = Q + W), signifiant que l'énergie est conservée et ne peut être ni créée ni détruite.

Perpetuum mobile

Une machine hypothétique qui produirait du travail sans aucune source d'énergie, considérée impossible selon le premier principe de la thermodynamique.

Travail d'expansion

Le travail effectué par un système lorsqu'il change de volume en s'opposant à une force externe, calculé comme W = -PΔV.

Réaction isochore

Une réaction ou un processus effectué à volume constant (ΔV=0), où le travail d'expansion est nul (W=0) et ΔU = Qv.

Bombe calorimétrique

Un appareil utilisé pour mesurer les variations d'énergie interne (ΔU) des réactions de combustion à volume constant.

Enthalpie (H)

Une fonction d'état définie comme H = U + PV, particulièrement utile pour analyser les processus à pression constante.

Variation d'enthalpie (ΔH)

La chaleur échangée (Qp) par un système à pression constante lors d'une transformation : ΔH = Qp.

Processus exothermique

Une transformation qui libère de la chaleur dans l'environnement, caractérisée par une variation d'enthalpie négative (ΔH < 0) à pression constante.

Processus endothermique

Une transformation qui absorbe de la chaleur de l'environnement, caractérisée par une variation d'enthalpie positive (ΔH > 0) à pression constante.

Enthalpie des changements d'état

La variation d'enthalpie associée à la transition d'une substance d'une phase à une autre (ex: ΔHfus pour la fusion, ΔHvap pour la vaporisation).

État standard

Les conditions de référence pour les substances pures en thermodynamique: 1 bar de pression et une température spécifiée, souvent 25°C (298 K).

Enthalpie standard de réaction (ΔHrº)

La variation d'enthalpie d'une réaction lorsque tous les réactifs et produits sont dans leur état standard.

Enthalpie standard de formation (ΔHfº)

La variation d'enthalpie de la réaction de formation d'une mole d'une substance à partir de ses éléments dans leur état de référence standard.

Loi de Hess

Stipule que le changement d'enthalpie total pour une réaction est le même, qu'elle se produise en une seule étape ou en plusieurs étapes, car l'enthalpie est une fonction d'état.

Enthalpie de liaison

L'énergie nécessaire pour briser une liaison spécifique (ou libérée lors de sa formation), utilisée pour estimer les enthalpies de réaction.

Valeur calorique des aliments

La quantité d'énergie libérée par un aliment lors de sa combustion complète, généralement exprimée en calories (Cal) ou kilojoules (kJ) par gramme.

Processus spontané

Un processus qui a tendance à se produire sans apport d'énergie continue ou influence extérieure.

Processus non spontané

Un processus qui ne se produit que s'il est provoqué par un apport continu d'énergie.

Processus irréversible

Un processus spontané qui ne peut pas revenir à son état initial sans modifier l'environnement de manière permanente.

Entropie (S)

Une fonction d'état qui mesure le désordre ou le nombre de micro-états possibles d'un système.

Définition thermodynamique de l'entropie

La variation d'entropie (ΔS) est égale à la quantité de chaleur échangée de manière réversible (Qrev) divisée par la température (T) : ΔS = Qrev / T.

Constante de Boltzmann (k)

Une constante fondamentale qui relie l'énergie cinétique des particules à la température et est utilisée dans la définition statistique de l'entropie (S = k ln W).

Définition statistique de l'entropie

S = k ln W, où W est le nombre de micro-états (arrangements) possibles du système.

Deuxième principe de la thermodynamique

L'entropie totale de l'univers (système + environnement) augmente lors de tout processus spontané (ΔSunivers > 0).

Troisième principe de la thermodynamique

L'entropie d'une substance pure, parfaitement cristalline, est nulle au zéro absolu (0 K), établissant une échelle absolue pour l'entropie.

Entropie molaire standard (Sº)

L'entropie d'une mole d'une substance dans son état standard, généralement à 25°C et 1 bar.

Enthalpie libre (énergie de Gibbs, G)

Une fonction d'état définie comme G = H - TS, utilisée pour prédire la spontanéité d'un processus à température et pression constantes.

Variation d'enthalpie libre standard (ΔGrº)

La variation d'enthalpie libre d'une réaction lorsque les réactifs et les produits sont dans leur état standard, calculée par ΔGrº = ΔHrº - TΔSrº.

Critère de spontanéité de Gibbs

À T et P constantes, ΔGrº < 0 indique la spontanéité du processus, ΔGrº > 0 indique la non-spontanéité, et ΔGrº = 0 indique l'équilibre.

Enthalpie libre standard de formation (ΔGfº)

La variation d'enthalpie libre associée à la formation d'une mole d'une substance à partir de ses éléments dans leur état de référence standard.