Thermochimie - système de grandeur et équation d'état
La thermochimie est une branche de la chimie qui étudie les transferts d'énergie lors des réactions chimiques. Elle permet de comprendre les variations de température, de pression et d'autres grandeurs thermodynamiques qui sont associées aux réactions chimiques. Dans ce cours, nous allons nous intéresser spécifiquement aux systèmes de grandeurs et aux équations d'état utilisés en thermochimie.
Système de grandeurs
Un système de grandeurs est un ensemble de propriétés thermodynamiques utilisées pour caractériser un système chimique. Ces grandeurs sont généralement mesurables et permettent de décrire l'état du système à un instant donné. Parmi les principales grandeurs utilisées en thermochimie, on retrouve :
Définition
Température (T)
La température mesure l'intensité des mouvements des particules d'un système. Elle s'exprime en degrés Celsius (°C) ou kelvins (K).
Pression (P)
La pression est une mesure de la force exercée par les particules sur les parois du système. Elle s'exprime généralement en Pascal (Pa) ou en atmosphères (atm).
Volume (V)
Le volume correspond à l'espace occupé par le système. Il peut être exprimé en mètres cubes (m³) ou en litres (L).
Énergie interne (U)
L'énergie interne représente l'énergie totale contenue dans le système. Elle est liée à la température et peut varier lors des réactions chimiques.
Équation d'état
L'équation d'état est une relation mathématique qui lie les différentes grandeurs thermodynamiques d'un système. Elle permet de décrire l'état du système à partir de sa température, de sa pression et de son volume. Plusieurs équations d'état sont utilisées en thermochimie, dont les plus courantes sont :
Définition
Équation d'état des gaz parfaits
L'équation d'état des gaz parfaits relie la pression, le volume et la température d'un gaz. Elle s'exprime de la façon suivante : PV = nRT, où P est la pression, V est le volume, T est la température, n est la quantité de matière en moles et R est la constante des gaz parfaits.
Équation d'état de Van der Waals
L'équation d'état de Van der Waals est une extension de l'équation d'état des gaz parfaits qui tient compte des forces d'interaction entre les particules. Elle s'exprime de la façon suivante : (P + a/V^2)(V - b) = nRT, où a et b sont des constantes spécifiques à chaque substance.
Ces équations d'état fournissent des relations quantitatives entre les grandeurs thermodynamiques et permettent de prédire le comportement des systèmes chimiques dans des conditions données. Elles sont utilisées pour calculer les variations d'énergie lors des réactions chimiques et pour déterminer les états d'équilibre des systèmes.
A retenir :
En conclusion, la thermochimie repose sur l'utilisation de systèmes de grandeurs pour caractériser les états des systèmes chimiques. Les équations d'état permettent de relier ces grandeurs et d'étudier les variations d'énergie lors des réactions chimiques. Elles constituent des outils essentiels pour comprendre les phénomènes thermodynamiques impliqués dans les réactions chimiques.
