ENERGIE CHIMIQUE

-énergie chimique

Energie chimique stricto sensu (dite souvent "potentiel chimique" et concernant une réaction chimique)

Equation aux dimensions structurelle  : L2.M.T-2       Symbole de désignation Eh      

Unité S.I.+ : le Joule (J) mais unité d’usage = la Calorie (= 4.186 J) 

ΔE= ΣE*.Δq

ΔEh(J)= variation d’énergie (chimique) nécessaire pour permettre à un système de rester en équilibre quand la variation de la quantité de matière des divers constituants est égale à Δq(mol)

ΣE*(J/mol)= énergie (ou potentiel) molaire chimique (des divers constituants)

 

INTERVENTION de L'ÉNERGIE CHIMIQUE dans un SYSTÈME

L'énergie est souvent dénommée Potentiel chimique

E= dH - V.dp - T.dS = dU + p.dV - T.dS = dF + p.dV + S.dT

où Eh(J)= énergie chimique

F est l'énergie libre (ou de Helmholtz), c'est à dire directement utilisable),

G est l'énergie enthalpique libre

H = énergie enthalpique (enthalpie) qui est dépensée aux changements d'état de la réaction

U = énergie interne totale (sauf cinétique)

p(Pa)= pression

S(J/K)= entropie

T(K)= température absolue

V(m3)= volume

 

Rappel : l'enthalpie de réaction H (énergie rejetée ou absorbée pendant le changement d’état interne dans une réaction) est 

Eh = ν.M*  avec ν(m²/s)= viscosité cinématique, M*(kg/s)= débit-masse

et où p(Pa) et T(K) sont constantes

Elle répond à la loi de Hess qui précise que la différence d’enthalpie entre entrée et sortie de réaction ne dépend pas du cheminement de celle-ci

 

-énergie d’explosion

Un explosif est un corps dissipant une forte énergie dans un temps très court.

On compare les corps explosifs au trinitrotoluène (T.N.T), qui sert de référence

(1 tonne de T.N.T explosant produit environ 109Joules)

Comparaison avec une bombe atomique style A-Hiroshima qui développa une énergie d’environ 2.1013J (donc 20.000 t. de T.N.T.)

Comparaison avec une très grosse explosion volcanique qui peut être estimée à 1020Joules (# 10 millions de bombes A, donc # 1011 tonnes de T.N.T)

 

ÉNERGIE CHIMIQUE MOLAIRE

C’est une énergie chimique ramenée à l’unité de quantité de matière

 Equation aux dimensions : L2.M.T-2.N-1       Symbole : E*h       

Son unité S.I.+ définie à travers un nombre d’atomes inclus dans une portion macroscopique de quantité de matière, est le J/mol

E* = E / q

où E(J)= énergie

q(mol)= quantité de matière concernant E*

Energie chimique molaire considérée dans un système thermodynamique :

E*h=  ΔG / Δq

où E*h(J/mol)= énergie chimique molaire

G(J)= enthalpie libre (de Gibbs)

q(mol)= quantité de matière

Evolution de cette énergie  >>> E*h= R*.T Log Km

où R*(J/mol)= constante de Gay Lussac (8,314472 J/K)

T(K)= température

Km(nombre)= constante d'action de masse

Cette relation peut s’appliquer aux solutions à faibles concentrations, Kmétant alors remplacé par la fraction de concentration massique ym

La valeur de E*h(J/mol) est usuellement comprise entre 8 et 25.104 J/mol

Densité superficielle d'énergie molaire

Equation aux dimensions structurelles : M.T-2.N-1       Symbole  : j*      

Unité S.I.+ : le J/m²-mol

j* = E / S.q

où j*(J/m²-mol)= densité superficielle d’énergie molaire de q (mol)= quantité de matière impliquée dans une surface S(m²) de réaction

 

POTENTIEL CHIMIQUE MOLAIRE

Attention: le mot "molaire" est souvent omis quand on parle de ce potentiel, ce qui est une erreur (car sans cet adjectif, c'est une énergie toute simple !)

Grandeur intensive, c'est une variation d’enthalpie libre molaire d'un constituant (où l'on ajoute une molécule de ce constituant, en conservant tous les autres paramètres que sont pression, température et quantité des autres constituants)

E*= ΔG / Δq

avec E*h(J/mol)= potentiel chimique molaire

Δ(--)= variation

G(J)= enthalpie libre

q(mol) = quantité de matière

Potentiel chimique molaire considéré dans un système thermodynamique :

E*= C*.UG

avec E*h(J/mol)= potentiel chimique molaire

C*=(C/mol)= constante de Faraday

UG(V)= potentiel électrique de Galvani (interne)

Potentiel chimique molaire considéré dans un système électrodynamique :

E*= q'h.m'm

q'h (J/kg)= enthalpie massique, qui vaut par ailleurs (dF/dm) - (dG/dm)

F et G(J) sont les énergies de Helmholtz et Gibbs

m(kg)= masse de composant

m‘m(kg/mol)= masse molaire du composant

Potentiel chimique molaire d’un constituant gazeux dans une réaction chimique :

dE*= -S.dT/ q + V*.dp

avec E*h(J/mol)= potentiel chimique molaire

S / q(J/mol-K)= entropie molaire

V*(m3/mol)= volume molaire

p(Pa)= pression

T(K)= température absolue

 

CONVERSION RADIATIVE en ÉNERGIE CHIMIQUE

Une énergie de radiation est transformée en énergie chimique sur une plaque photosensible (d'où les noirs et couleurs en photographie)

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