FORMULES de PHYSIQUE
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ENERGIE CHIMIQUE
-énergie chimique
L'énergie chimique stricto sensu concerne 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)
ΔEh = ΣE*h.Δq
où 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 Δq(mol)
ΣE*h (J/mol)= potentiel chimique (des divers constituants)
INTERVENTION de L'ÉNERGIE CHIMIQUE dans un SYSTÈME
Eh = 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) 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 avec p(Pa) et T(K) restant 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 définit la force explosive d'un corps en la comparant à celle du 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: elle développe 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= POTENTIEL CHIMIQUE
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.+ est définie à travers un nombre d’atomes inclus dans une portion macroscopique de quantité de matière, c'est le J/mol
E*h = E / q
où E(J)= énergie
q(mol)= quantité de matière concernant E*h
-énergie chimique molaire considérée dans un système thermodynamique
E*h= ΔG / Δq
où E*h(J/mol)= énergie chimique molaire (potentiel)
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 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
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)