FORMULES de PHYSIQUE
Firefox, Chrome et Safari.
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)
ΔEh = ΣE*.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 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
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) 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*h = 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*h = 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*h = 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*h = -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)