FORMULES de PHYSIQUE
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ENTHALPIE (ou éNERGIE ENTHALPIQUE)
-enthalpie
L'enthalpie (stricto sensu) est l'énergie dépensée pour assumer un changement d’état interne dans un système.C’est une variable d’état.
On la nomme aussi énergie enthalpique ou chaleur sensible.
Equation aux dimensions structurelles : L2.M.T-2 Symboles : H pour l’enthalpie générale et G pour l’enthalpie libre Unité S.I.+ : Joule(J)
ENTHALPIE d'un SYSTÈME GAZEUX
on est ici au cours d'un changement d'état
ΔH = m.c'p.ΔT et ΔH = Cp.ΔT
avec ΔH(J)= variation d’énergie (enthalpie) pour une masse gazeuse m(kg)
qui subit une variation de température ΔT(K)
Cp(J/kg-K)= capacité thermique du gaz (à pression constante)
c'p(J/kg-K)= sa capacité thermique massique (à pression constante)
Rappel : H = S.T + p.V où S(J/K) est l'entropie, p(Pa) la pression, supposée uniformément constante et V(m3) le volume
ce qui s'écrit aussi H = U + p.V avec U(J) = énergie interne
ENTHALPIE LIBRE (G) (ou Gibbs energy chez lesAnglo-saxons)
on est ici au cours d'un changement de PHASE
L'enthalpie globale nécessaire pour ce faire est H(J)
L'enthaloie libre est ce qu'il en reste quand on a enlevé la part d'énergie servant và modifier l'entropie G = H - S.T
où G(J)= enthalpie libre, H(J)= enthalpie globale et le produit (S.T)(J)= énergie perdue à modifier l'entropie S(J/K)
T(K)= température, supposée identique dans le système et au-dehors
Cette équation, écrite sous la forme S.T = (H - G) montre que si S croît (parce que le système n’est plus en équilibre) , G diminue.
Et quand G (l'enthalpie libre) est au minimum, la transformation de changement de PHASE s'arrête et on va vers l'équilibre
Donc parallèlement, l’équilibre est un compromis entre une entropie (qui a tendance à augmenter) et une énergie libre, qui a tendance à s'annuler
Dans une réaction chimique, la diminution d’enthalpie libre favorise l’affinité chimique (tendance à combinaison)
Nota: les énergies ci-dessus H, G, F, U et l'entropie S sont les potentiels thermodynamiques et ce sont des "fonctions d’état", ne dépendant que des états (initial) et (final) du système
RELATIONS de GIBBS-HELMHOLTZ
on est ici dans un système où seule la température varie:
Δ(F / T) / ΔT = - U / T² et Δ(G / T) / ΔT = - H / T²
mêmes notations que ci-dessus, avec en outre
T(K)= températures absolues
U(J)= énergie interne
H(J)= enthalpie
modification d’enthalpie (nouveau nom de la chaleur latente)
c'est l’énergie dépensée lors d’un changement d’Etat d'un corps pur
On a donc:
---une absorption d’enthalpie qui définit l’énergie nécessaire aux transformations de : Fusion, Sublimation , Vaporisation, Réaction chimique endothermique.
---une émission d’enthalpie qui définit l’énergie nécessaire aux transfor-mations de : Condensation, Liquéfaction, Solidification, Réaction chimique exothermique
-la loi de Kirchhoff donne la variation d'enthalpie générale
ΔH = T. ΔC
où ΔH(J)= variation d’enthalpie (à température ambiante)
ΔC(J/K)= variation de capacité thermique dans une réaction, entre arrivée et départ
T(K)= température
-la formule ci-après donne l’énergie enthalpique nécessaire pour la modification d'entropie = S.T
Exemple pour l'eau : l'enthalpie spécifique (absorption d'enthalpie, ex chaleur latente ou ex chaleur sensible) est l'énergie calorifique contenue dans un kg d'eau qui est à l'ébullition
-la loi de Hess précise que la différence d’enthalpie entre entrée et sortie de réaction ne dépend pas du cheminement de celle-ci