Thermodynamique chimique et enthalpie
Fiche ultra-condensée pour PASS/LAS – À mémoriser en 10 min
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Systèmes et variables d'état
Système thermodynamique : portion de l'univers étudiée, délimitée par une frontière.
- Isolé : aucun échange matière/énergie
- Fermé : échange énergie seulement
- Ouvert : échanges matière et énergie
- Variables d'état : P, V, T, n
- État d'équilibre : variables fixes
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Premier principe et énergie interne
Conservation de l'énergie : variation d'énergie interne = chaleur + travail reçus par le système.
- W = -P_{ext}\Delta V pour les gaz
- Q > 0 si le système reçoit de la chaleur
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Enthalpie et transformations
À pression constante, la chaleur échangée = variation d'enthalpie.
Réaction exothermique
- ΔH < 0
- Chaleur libérée vers l'extérieur
Réaction endothermique
- ΔH > 0
- Chaleur absorbée par le système
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Loi de Hess et calculs
Calcul de l'enthalpie standard de réaction à partir des enthalpies de formation (ΔH°f = 0 pour les éléments dans leur état standard).
Hess : additionne les étapes, pas les réactions (ΔH est additive).
Calculer ΔH°r pour C(s) + O₂(g) → CO₂(g) avec ΔH°f(CO₂) = -393,5 kJ/mol.
- ΔH°f(C) = 0 (état standard du carbone)
- ΔH°f(O₂) = 0 (état standard de l'oxygène)
- ΔH°r = ΔH°f(CO₂) - [ΔH°f(C) + ΔH°f(O₂)] = -393,5 kJ/mol
ΔH°r = -393,5 kJ/mol (réaction exothermique).
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Spontanéité et énergie libre
Critère de spontanéité : ΔG < 0 → réaction spontanée dans le sens direct.
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- Quelle est la valeur de ΔH°f pour O₂(g) dans son état standard ?
- Donner la formule reliant ΔG°, R, T et K.
- Une réaction avec ΔH < 0 et ΔS < 0 est-elle toujours spontanée ? Justifier.
- Système : isolé/fermé/ouvert selon échanges matière/énergie
- ΔU = Q + W (premier principe, fonction d'état)