Système ouvert
Explication
Un système ouvert échange de la matière, de la chaleur et du travail mécanique avec l’extérieur. À l’inverse, un système fermé n’échange pas de matière et un système isolé n’échange ni matière ni chaleur ni travail mécanique.
Le flux d’énergie qui traverse la cellule
Explication
Le flux d’énergie traversant une cellule est ce qui caractérise le vivant. Les autres propositions ne décrivent pas directement le flux d’énergie traversant la cellule.
Variable intensive
Explication
Une variable intensive se mesure localement et ne s’additionne pas. Une variable extensive, elle, dépend de la taille du système et s’additionne.
Elles vérifient l’équation d’état PV = nRT
Explication
Pour un gaz idéal, P, V et T sont liées par PV = nRT, donc elles ne sont pas indépendantes. Les autres propositions contredisent cette relation d’état.
Une fonction d’état
Explication
Une fonction d’état a une variation qui ne dépend que des états initial et final. Le travail et les variables extensives dépendent en revanche du chemin ou de la taille du système.
W = −P(Vf − Vi)
Explication
À pression constante, le travail vaut W = −P(Vf − Vi). Le signe négatif correspond à la convention indiquée dans l’expression, tandis que les autres formules changent le signe ou la combinaison des volumes.
Le travail dépend du chemin suivi, tandis que la fonction d’état ne dépend que des états initial et final
Explication
Le travail dépend de la manière dont on passe du volume initial au volume final, alors que la variation d’une fonction d’état ne dépend que des états initial et final. Les autres choix inversent la dépendance ou introduisent des facteurs non pertinents.
Les énergies se transforment sans gain ni perte, et l’énergie totale reste constante
Explication
Le premier principe affirme que les formes d’énergie sont interconvertibles sans gain ni perte et que l’énergie totale d’un système isolé reste constante. Les autres propositions contredisent l’idée de conservation pour un système isolé.
Le transfert de chaleur peut continuer malgré une température constante
Explication
La température peut rester constante pendant un changement d’état tout en recevant de la chaleur, donc le transfert thermique n’est pas annulé. Une température constante n’implique pas absence de transfert de chaleur.
dS = δQ/T
Explication
La relation réversible fondamentale est dS = δQ/T. Les autres propositions confondent chaleur et entropie ou inversent la dépendance.
Réversible : entropie constante, irréversible : entropie augmente
Explication
Dans un système isolé, une transformation réversible conserve l’entropie, tandis qu’une transformation irréversible l’augmente. Une diminution d’entropie est impossible dans ce cadre.
Le nombre d’états microscopiques accessibles et l’étendue des configurations possibles
Explication
L’entropie mesure la dispersion de l’énergie dans les états microscopiques et l’espace des états accessibles. Elle ne se réduit pas à une énergie interne ni à une vitesse moyenne.
G = U + PV − TS
Explication
L’énergie libre de Gibbs est définie par G = U + PV − TS. Elle ne se réduit pas à l’énergie interne seule.
H = U + PV et, à pression constante, elle représente la chaleur échangée
Explication
L’enthalpie est H = U + PV et, à pression constante, elle représente la chaleur échangée lors d’une transformation biochimique. L’enthalpie ne doit pas être confondue avec l’énergie libre de Gibbs.
ΔG = ΔU + PΔV − TΔS
Explication
À température et pression constantes, la relation de variation est ΔG = ΔU + PΔV − TΔS. Les distracteurs modifient des signes ou omettent des termes essentiels.
ΔG < 0
Explication
Dans le cours, les transformations spontanées considérées ont ΔG < 0, alors que ΔG = 0 correspond à l’équilibre ou à une transformation réversible. Une valeur ΔG > 0 n’indique pas la spontanéité ici.
L’énergie interne reste approximativement constante malgré des flux continus
Explication
L’état quasi stationnaire correspond à une énergie interne approximativement constante, même si l’énergie entre et sort en continu. L’absence de flux énergétique ne fait pas partie de cette notion.
Le métabolisme correspond au flux d’énergie traversant l’organisme vivant
Explication
Le métabolisme mesure le flux d’énergie traversant l’organisme vivant. Il ne se limite pas à la quantité d’énergie stockée.
Il faut augmenter les apports de manière équivalente
Explication
Toute augmentation de l’activité énergétique sortante doit être compensée par une augmentation équivalente des apports, sinon l’état énergétique change. L’idée d’ajustement des apports est essentielle.
Une quantité d’énergie par mole associée à l’ajout de cette substance au système
Explication
Le potentiel chimique μ est défini comme une quantité d’énergie par mole associée à l’ajout de la substance au système. L’option 0 confond avec une énergie totale de type μiΔni.
Une quantité extensive traversant une unité de surface par unité de temps dans une direction donnée
Explication
Un flux vectoriel est une grandeur extensive traversant une unité de surface par unité de temps, orientée dans une direction donnée. Les autres propositions décrivent plutôt des grandeurs scalaires ou des notions non liées au transport directionnel.
Quand la force thermodynamique est nulle, même si la conductance existe
Explication
La règle indique que le flux nécessite une force thermodynamique et une conductance et qu’il est nul si l’un des deux facteurs est nul. Les choix sur la conductance et la différence de potentiel ne correspondent pas à la condition posée pour cette option.
Différence de température → thermodiffusion ; différence de pression → filtration ; différence de concentration → diffusion ; différence de potentiel électrique → électrophorèse
Explication
Le modèle associe directement chaque type de gradient à une forme de transport : température (thermodiffusion), pression (filtration), concentration (diffusion), potentiel électrique (électrophorèse). Les autres propositions permutent ces associations.
Oui, elle doit être positive pour qu’il y ait dissipation d’énergie
Explication
La dissipation d’énergie correspond à une fonction de dissipation Rayleigh positive. Les distracteurs contredisent cette exigence ou ajoutent des conditions non établies.
Comme la somme algébrique des coefficients stœchiométriques multipliés par les potentiels chimiques des réactants et produits
Explication
L’affinité est la somme algébrique νᵢμᵢ, où les νᵢ sont les coefficients stœchiométriques et les μᵢ les potentiels chimiques des réactifs et produits. Le distracteur 3 confond avec une notion liée à un gradient électrochimique pour un flux vectoriel.
Une réaction peut fonctionner en consommant l’entropie ou l’énergie libre grâce à une autre réaction dissipative produisant davantage d’entropie
Explication
Le couplage des flux permet à une réaction qui consomme de l’entropie ou de l’énergie libre de se produire grâce à une autre réaction dissipative générant plus d’entropie. Les autres options n’expriment pas ce mécanisme de redistribution de la dissipation.
Le transport net de matière dû à l’agitation thermique désordonnée, mouvement brownien
Explication
La diffusion est définie comme le transport net de matière provoqué par l’agitation thermique désordonnée (mouvement brownien). Les distracteurs décrivent plutôt un transport dirigé ou un phénomène sans transport de matière.
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Qu'est-ce qu'un système ouvert peut échanger avec son milieu extérieur ?
De la matière, de la chaleur et du travail mécanique.
Qu'est-ce qu'un système isolé n'échange pas ?
Ni matière, ni chaleur, ni travail mécanique.
Qu'est-ce qu'un système adiabatique peut recevoir ?
Un travail mécanique.
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