Flashcards : Équilibres et changements d’état (73 cartes)

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1Question

Vers quelle valeur tend le quotient réactionnel lors d’une évolution chimique spontanée ?

Réponse

Vers la constante d’équilibre K°(T)K°(T).

2Question

Quelle relation lie Qr,eqQ_{r,eq} et K°(T)K°(T) à l’équilibre chimique ?

Réponse

Qr,eq=K°(T)Q_{r,eq}=K°(T).

3Question

Qu’est-ce qu’un potentiel thermodynamique ZZ ?

Réponse

Une fonction d’état qui ne peut pas décroître lors d’une évolution spontanée et qui est minimale à l’équilibre thermodynamique.

4Question

Comment définit-on l’enthalpie libre GG à partir de HH et SS ?

Réponse

G=H−TSG=H-TS.

5Question

Quelle est la nature extensive de l’enthalpie libre GG ?

Réponse

C’est une fonction d’état extensive.

6Question

Comment évolue GG lors d’une évolution spontanée isotherme et isobare d’un système fermé ?

Réponse

Elle ne peut que diminuer.

7Question

À quel état l’enthalpie libre atteint-elle un minimum ?

Réponse

À l’équilibre thermodynamique.

8Question

Quelle est la première identité thermodynamique fondamentale ?

Réponse

dU=T dS−P dVdU=T\,dS-P\,dV

9Question

Quelle est la troisième identité thermodynamique fondamentale à composition constante ?

Réponse

dG=−S dT+V dPdG=-S\,dT+V\,dP

10Question

Comment définit-on la grandeur molaire partielle de B pour le constituant i ?

Réponse

La dérivée de B par rapport à nᵢ, à T, P et aux quantités des autres constituants constantes.

11Question

À quelle grandeur molaire partielle correspond le potentiel chimique μᵢ ?

Réponse

À celle de l’enthalpie libre G associée au constituant i.

12Question

Quelle variation d’enthalpie libre accompagne le transfert de Br₂ entre deux phases à T et P constantes ?

Réponse

dGT,P=(μ2−μ1) dξdG_{T,P}=(\mu_2-\mu_1)\,d\xi

13Question

Quelle condition sur les potentiels chimiques caractérise l’équilibre entre deux phases à T et P constantes ?

Réponse

μ1=μ2\mu_1=\mu_2

14Question

Comment s’exprime le potentiel chimique d’un corps pur en fonction de son enthalpie libre molaire ?

Réponse

μi∗(T,P)=Gm(T,P)=G(T,P)n\mu_i^*(T,P)=G_m(T,P)=\frac{G(T,P)}{n}

15Question

Comment s’exprime le potentiel chimique d’un corps pur gazeux parfait selon la pression ?

Réponse

μi∗(T,P)=μi∗∘(T)+RTln⁡(PP∘)\mu_i^*(T,P)=\mu_i^{*\circ}(T)+RT\ln\left(\frac{P}{P^\circ}\right)

16Question

Comment s’écrit le potentiel chimique d’un constituant en mélange selon son activité ?

Réponse

μi(T,P,{xi})=μi∘∗(T)+RTln⁡(ai)\mu_i(T,P,\{x_i\})=\mu_i^{\circ *}(T)+RT\ln(a_i)

17Question

Quelle est la formule de l’entropie massique moyenne d’un mélange liquide-vapeur ?

Réponse

sm=(1−xv)sl+xvsvs_m=(1-x_v)s_l+x_vs_v

18Question

Comment calculer le titre vapeur à partir des entropies massiques ?

Réponse

xv=sm−slsv−slx_v=\frac{s_m-s_l}{s_v-s_l}

19Question

À l’équilibre liquide-vapeur d’un corps pur, quelle relation lie la pression à la pression de saturation ?

Réponse

P=Psat(T)P=P_{\text{sat}}(T)

20Question

Lors d’un changement d’état à la pression de saturation, quels potentiels chimiques sont égaux ?

Réponse

Ceux des phases liquide et vapeur.

21Question

Comment calcule-t-on l’enthalpie massique de vaporisation ?

Réponse

Δvaph=hV−hL\Delta_{\text{vap}}h=h_V-h_L

22Question

À l’équilibre liquide-vapeur de l’eau dans l’air, que vaut sa pression partielle ?

Réponse

PH2O=Psat(T)P_{H_2O}=P_{\text{sat}}(T)

23Question

Comment se définit l’humidité relative de l’air ?

Réponse

HR=PH2O(T)Psat(T)HR=\frac{P_{H_2O}(T)}{P_{\text{sat}}(T)}

24Question

Quelle borne supérieure l’humidité relative de l’air respecte-t-elle ?

Réponse

11

25Question

Comment se définit l’humidité absolue de l’air ?

Réponse

H=mH2O(g)mair secH=\frac{m_{H_2O(g)}}{m_{\text{air sec}}}

26Question

Quelles phases coexistent au point triple d’un corps pur ?

Réponse

Les phases solide, liquide et gazeuse.

27Question

Quelle est la variance d’un corps pur au point triple ?

Réponse

Elle est nulle.

28Question

Comment définit-on le titre massique en phase vapeur ?

Réponse

xV=mVmL+mVx_V=\frac{m_V}{m_L+m_V}

29Question

Quelle relation donne le volume massique d’un mélange liquide-vapeur ?

Réponse

vn=(1−xV)vL+xVvVv_n=(1-x_V)v_L+x_Vv_V

30Question

Quelle formule exprime le titre vapeur à partir des volumes massiques ?

Réponse

xV=vn−vLvV−vLx_V=\frac{v_n-v_L}{v_V-v_L}

31Question

Quelles courbes forment les frontières des domaines de stabilité d’un corps pur ?

Réponse

Les courbes de vaporisation, de sublimation et de fusion.

32Question

Qu’est-ce que la pression de vapeur saturante ?

Réponse

La pression du corps pur gazeux en équilibre avec sa phase liquide.

33Question

Quelle est l’expression de la pression de saturation d’un corps pur en équilibre liquide-vapeur ?

Réponse

Psat(T)=P0exp⁡(−μA(g)0(T)−μA(l)∗(T)RT)P_{\text{sat}}(T)=P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(l)}(T)}{RT}\right)

34Question

Quelles approximations permettent d’exprimer la pression de saturation liquide-vapeur ?

Réponse

La phase condensée est peu affectée par la pression et le gaz est parfait.

35Question

Quelle est la variance d’un corps pur en équilibre liquide-vapeur ?

Réponse

1.

36Question

Que suffit-il de connaître pour caractériser entièrement un corps pur en équilibre liquide-vapeur ?

Réponse

La température ou la pression.

37Question

À température et pression constantes, vers quelle valeur évolue spontanément l’énergie libre de Gibbs ?

Réponse

Elle décroît jusqu’à un minimum de GG.

38Question

Que représente l’état d’équilibre chimique pour l’énergie libre de Gibbs ?

Réponse

Un minimum de GG.

39Question

Que représente la variance d’un système ?

Réponse

Le nombre maximal de degrés de liberté à connaître pour le caractériser entièrement.

40Question

Quelle relation donne dGdG lors d’une évolution isotherme et isobare ?

Réponse

dG=−T δScreˊeˊe≤0dG=-T\,\delta S_{\mathrm{créée}}\leq 0.

41Question

Quelle est la deuxième identité thermodynamique fondamentale ?

Réponse

dH=T dS+V dPdH=T\,dS+V\,dP

42Question

Quelles sont les variables naturelles de l’énergie interne UU ?

Réponse

SS et VV.

43Question

Quelles sont les variables naturelles de l’enthalpie HH ?

Réponse

SS et PP.

44Question

Quelles sont les variables naturelles de l’énergie libre de Gibbs GG ?

Réponse

TT et PP.

45Question

Quelle relation différentielle décrit dG pour une composition variable ?

Réponse

dG=−S dT+V dP+∑iμi dnidG=-S\,dT+V\,dP+\sum_i\mu_i\,dn_i

46Question

Quelle relation d’Euler relie G aux potentiels chimiques des constituants ?

Réponse

G=∑iniμiG=\sum_i n_i\mu_i

47Question

Dans quel sens le Br₂ se transfère-t-il spontanément si μ1>μ2\mu_1 > \mu_2 ?

Réponse

De la phase organique vers la phase gazeuse.

48Question

Quelle correction de pression s’ajoute au potentiel chimique d’un liquide incompressible ?

Réponse

Vm∗(P−P∘)V_m^*(P-P^\circ)

49Question

Quelle activité utilise-t-on pour un soluté dans une solution ?

Réponse

ai=[Xi]/C∘a_i=[X_i]/C^\circ

50Question

Quelle activité attribue-t-on au solvant dans une solution ?

Réponse

ai=1a_i=1

51Question

Comment relier la pression partielle d’un gaz à sa fraction molaire dans un mélange ?

Réponse

Pi=xiPtotP_i=x_iP_{\mathrm{tot}}

52Question

Quelle relation lie l’entropie de vaporisation à l’enthalpie et à la température de vaporisation ?

Réponse

Δsvap=sv−sl=ΔhvapTvap\Delta s_{vap}=s_v-s_l=\frac{\Delta h_{vap}}{T_{vap}}

53Question

Comment définit-on le coefficient de compressibilité isotherme χT\chi_T ?

Réponse

χT=−1v(∂v∂P)T\chi_T=-\frac{1}{v}\left(\frac{\partial v}{\partial P}\right)_T

54Question

Quelle est l’unité du coefficient de compressibilité isotherme ?

Réponse

Pa−1\text{Pa}^{-1}

55Question

Comment varie le volume massique d’une phase incompressible lorsque la pression change ?

Réponse

Il reste constant.

56Question

Quelle forme ont les isothermes du liquide dans le diagramme de Clapeyron ?

Réponse

Elles sont quasi verticales.

57Question

Quelle relation exprime la chaleur transférée lors d’un changement d’état partiel à pression constante ?

Réponse

QP→S=me→vΔvaph=(xVS−xVe)mΔvaphQ_{P\to S}=m_{e\to v}\Delta_{\text{vap}}h=(x_{VS}-x_{Ve})m\Delta_{\text{vap}}h

58Question

Quelle est l’humidité relative d’une atmosphère saturée en eau ?

Réponse

11

59Question

Quelles relations les équilibres imposent-ils au point triple ?

Réponse

Chaque équilibre impose une relation entre pression et température.

60Question

À quoi correspond le titre massique en phase vapeur : au système ou aux phases ?

Réponse

À une propriété du système global.

61Question

Dans le diagramme enthalpique, que désigne hLh_L ?

Réponse

L’enthalpie massique du liquide juste saturant.

62Question

Dans le diagramme enthalpique, que désigne hVh_V ?

Réponse

L’enthalpie massique de la vapeur saturante sèche.

63Question

Dans le diagramme entropique, que désigne sLs_L ?

Réponse

L’entropie massique du liquide saturant.

64Question

Dans un diagramme de Clapeyron, que représente L ?

Réponse

Le liquide juste saturant.

65Question

Dans un diagramme pression-température, que représente T ?

Réponse

Le point triple.

66Question

Qu’est-ce que la pression de sublimation ?

Réponse

La pression du corps pur gazeux en équilibre avec sa phase solide.

67Question

Quelle est l’expression de la pression de sublimation d’un corps pur en équilibre solide-gaz ?

Réponse

Psub(T)=P0exp⁡(−μA(g)0(T)−μA(s)∗(T)RT)P_{\text{sub}}(T)=P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(s)}(T)}{RT}\right)

68Question

Quelle est la variance d’un corps pur monophasé ?

Réponse

2.

69Question

Quelle est l’activité du constituant gazeux ii en fonction de sa pression partielle ?

Réponse

ai=PiP0=xiPP0a_i=\frac{P_i}{P^0}=\frac{x_iP}{P^0}

70Question

Que désignent les degrés de liberté d’un système ?

Réponse

Le nombre minimal de paramètres intensifs des phases nécessaires pour caractériser son état.

71Question

À quoi est égale la dérivée partielle de UU par rapport à SS à VV constant ?

Réponse

T=(∂U∂S)VT=\left(\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V

72Question

À quoi est égale la dérivée partielle de UU par rapport à VV à SS constant ?

Réponse

P=−(∂U∂V)SP=-\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S

73Question

Quelle quantité finale de CO obtient-on dans l’équilibre de Boudouard ?

Réponse

n3+2ξn_3+2\xi

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 29 questions sur Équilibres et changements d’état.

1. Une réaction chimique évolue spontanément jusqu’à atteindre l’équilibre. Quelle relation caractérise alors le quotient réactionnel et la constante d’équilibre ?

2. Quelle propriété caractérise un potentiel thermodynamique Z lors d’une évolution spontanée et à l’équilibre ?

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