QCM : Équilibres et changements d’état (29 questions)

Question 1

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

Q_{r,\mathrm{eq}}=K^{\circ}(T)

Q_{r,\mathrm{eq}}=1/K^{\circ}(T)

K^{\circ}(T)=0

à l’équilibre

Q_{r,\mathrm{eq}}

tend vers

K^{\circ}(T)

sans lui être égal

Explication

À l’équilibre chimique, le quotient réactionnel est égal à la constante d’équilibre à la température considérée. La tendance sans égalité confond l’évolution avec l’état final, la valeur nulle assimile à tort équilibre et absence de réaction, et l’inverse échange quotient et constante.

Answer

$$Q_{r,\mathrm{eq}}=K^{\circ}(T)$$

Question 2

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

Z ne peut pas décroître spontanément et est maximale à l’équilibre

Z ne peut pas croître spontanément et est maximale à l’équilibre

Z ne peut pas croître spontanément et est minimale à l’équilibre

Z ne peut pas décroître spontanément et est minimale à l’équilibre

Explication

Un potentiel thermodynamique Z ne décroît pas au cours d’une évolution spontanée et atteint un minimum à l’équilibre thermodynamique. La non-croissance emprunte une règle différente, tandis qu’un maximum inverse le critère d’équilibre.

Answer

Z ne peut pas décroître spontanément et est minimale à l’équilibre

Question 3

3. Pour un système dont l’énergie interne, la pression, le volume, la température et l’entropie sont décrits par $U$ , $P$ , $V$ , $T$ et $S$ , quelle expression donne son enthalpie libre ?

G=U+PV=H

G=U-PV-TS

G=U+PV-TS=H-TS

G=U+PV+TS=H+TS

Explication

L’enthalpie libre est la fonction d’état extensive définie par $G=U+PV-TS$ , équivalente à $H-TS$ . L’expression sans $TS$ correspond à l’enthalpie, le signe positif inverse la contribution entropique et le signe négatif devant $PV$ modifie sa définition.

Answer

$$G=U+PV-TS=H-TS$$

Question 4

4. Un système fermé évolue spontanément à température et pression constantes vers l’équilibre thermodynamique. Quel comportement de son enthalpie libre faut-il prévoir ?

G reste constante pendant l’évolution et à l’équilibre

G diminue et atteint un minimum à l’équilibre

G augmente puis atteint un minimum à l’équilibre

G ne peut que croître et atteint un maximum à l’équilibre

Explication

Pour un système fermé en évolution spontanée isotherme et isobare, G ne peut que diminuer et atteint un minimum à l’équilibre. La non-décroissance ne s’applique pas ici à G, un maximum inverse le critère, et T et P constantes n’impliquent pas G constante.

Answer

G diminue et atteint un minimum à l’équilibre

Question 5

5. Pour une transformation réversible infinitésimale, un système reçoit une quantité de chaleur associée à une variation d’entropie $dS$ et subit une variation de volume $dV$ . Quelle expression donne sa variation d’énergie interne $dU$ ?

dU=T\,dS+V\,dP

dU=T\,dS-P\,dV

dU=S\,dT-P\,dV

dU=T\,dS+P\,dV

Explication

La première identité fondamentale exprime la variation d’énergie interne par $dU=T\,dS-P\,dV$ . Le signe positif devant $P\,dV$ inverse le terme de pression, $T\,dS+V\,dP$ correspond à la variation d’enthalpie, et $S\,dT$ substitue à tort la température par sa différentielle.

Answer

$$dU=T\,dS-P\,dV$$

Question 6

6. La composition d’un système reste constante tandis que sa température et sa pression varient de $dT$ et $dP$ . Quelle relation permet de calculer la variation de son enthalpie libre $dG$ ?

dG=T\,dS+V\,dP

dG=T\,dS-P\,dV

dG=S\,dT+V\,dP

dG=-S\,dT+V\,dP

Explication

À composition constante, la troisième identité fondamentale est $dG=-S\,dT+V\,dP$ . La relation en $dS$ et $dV$ est celle de l’énergie interne, celle en $dS$ et $dP$ est celle de l’enthalpie, et le signe positif devant $S\,dT$ est inversé.

Answer

$$dG=-S\,dT+V\,dP$$

Question 7

7. À température et pression constantes, on ajoute une petite quantité du constituant $i$ à un mélange, sans modifier les quantités des autres constituants. Quelle grandeur décrit la variation de la grandeur extensive $B$ par quantité ajoutée ?

La grandeur molaire partielle de

B

pour

i

, intensive

La quantité de matière totale du mélange, extensive

La grandeur totale

B

du mélange, extensive

La dérivée de

B

selon la température, intensive

Explication

La grandeur molaire partielle est la dérivée de $B$ par rapport à la quantité de $i$ , à température, pression et quantités des autres constituants constantes; elle est intensive. La grandeur totale et la quantité totale sont extensives, tandis que la dérivée selon la température ne décrit pas l’ajout du constituant.

Answer

La grandeur molaire partielle de $$B$$ pour $$i$$, intensive

Question 8

8. Pour un mélange contenant plusieurs constituants, quelle grandeur correspond au potentiel chimique $\mu_i$ du constituant $i$ ?

La grandeur molaire partielle de l’enthalpie libre associée à un autre constituant

La grandeur molaire partielle de l’énergie interne associée à

i

La dérivée de l’enthalpie libre

G

selon la température

La grandeur molaire partielle de l’enthalpie libre

G

associée à

i

Explication

Le potentiel chimique $\mu_i$ est la grandeur molaire partielle de l’enthalpie libre $G$ associée au constituant $i$ . Une dérivée selon la température n’est pas la définition du potentiel chimique, et la grandeur molaire partielle de l’énergie interne ou celle d’un autre constituant ne convient pas.

Answer

La grandeur molaire partielle de l’enthalpie libre $$G$$ associée à $$i$$

Question 9

9. Du $Br_2$ est transféré entre deux phases à température et pression constantes. On note $dn_1=-d\xi$ et $dn_2=d\xi$ . Quelle expression donne la variation d’enthalpie libre associée au transfert ?

dG_{T,P}=(\mu_1-\mu_2)\,d\xi

dG_{T,P}=(\mu_2-\mu_1)\,d\xi

dG_{T,P}=(\mu_1+\mu_2)\,d\xi

dG_{T,P}=(\mu_2-\mu_1)(-d\xi)

Explication

Avec $dn_1=-d\xi$ et $dn_2=d\xi$ , la variation d’enthalpie libre du transfert est $dG_{T,P}=(\mu_2-\mu_1)\,d\xi$ . L’ordre inversé change le signe de la différence, la somme remplace à tort une différence, et $-d\xi$ inverse le sens défini pour l’avancement.

Answer

$$dG_{T,P}=(\mu_2-\mu_1)\,d\xi$$

Question 10

10. À température et pression constantes, deux phases échangent un constituant. Quel état caractérise leur équilibre physico-chimique ?

Les températures des phases sont égales et la composition évolue encore

Les potentiels chimiques sont égaux et la composition n’évolue plus

Les potentiels chimiques diffèrent et la composition n’évolue plus

Les potentiels chimiques sont égaux et la composition évolue encore

Explication

À température et pression constantes, l’équilibre entre les phases est atteint lorsque $\mu_1=\mu_2$ et que la composition n’évolue plus. Des potentiels chimiques différents indiquent l’absence d’égalité d’équilibre, tandis qu’une composition qui évolue encore signifie que le transfert se poursuit.

Answer

Les potentiels chimiques sont égaux et la composition n’évolue plus

Question 11

11. Un corps pur homogène contient $n=3{,}0\,\mathrm{mol}$ et possède une enthalpie libre $G=1{,}5\,\mathrm{kJ}$ . Quel est son potentiel chimique dans ces conditions ?

1{,}5\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}

2{,}0\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}

0{,}50\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}

4{,}5\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}

Explication

Pour un corps pur, le potentiel chimique est l’enthalpie libre molaire, soit $G/n=1{,}5/3{,}0=0{,}50\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ . La valeur $1{,}5\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ confond grandeur totale et molaire, $4{,}5\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ multiplie au lieu de diviser, et $2{,}0\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ inverse le quotient.

Answer

$$0{,}50\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$$

Question 12

12. À température constante, un gaz parfait pur passe d’une pression $P^\circ$ à $4P^\circ$ . De combien son potentiel chimique varie-t-il ?

RT\ln 4

4RT

RT\ln(P^\circ/4)

-RT\ln 4

Explication

À température constante, la variation est $RT\ln(P/P^\circ)$ ; avec $P=4P^\circ$ , elle vaut $RT\ln 4$ . $4RT$ omet le logarithme, le signe négatif inverse le rapport, et $RT\ln(P^\circ/4)$ inverse les pressions.

Answer

$$RT\ln 4$$

Question 13

13. Dans une solution, un constituant est un soluté dont l’activité vaut $a_i=0{,}20$ . Quelle expression donne son potentiel chimique, avec la référence appropriée à un soluté ?

\mu_i^{\circ\infty}(T)+RT\ln(5)

\mu_i^{\circ *}(T)+RT\ln(0{,}20)

\mu_i^{\circ\infty}(T)

\mu_i^{\circ\infty}(T)+RT\ln(0{,}20)

Explication

Pour un soluté, le potentiel chimique s’écrit avec une référence de soluté infiniment dilué et le terme $RT\ln(a_i)$ . $\mu_i^{\circ *}$ correspond à la référence du corps pur ou du solvant, $\ln(5)$ inverse l’activité et l’expression sans logarithme omet sa contribution.

Answer

$$\mu_i^{\circ\infty}(T)+RT\ln(0{,}20)$$

Question 14

14. Un mélange liquide-vapeur a une entropie massique moyenne $s_m=2{,}4\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$ , avec $s_l=1{,}0\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$ et $s_v=3{,}0\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$ . Quel est son titre vapeur ?

1{,}40

0{,}30

0{,}80

0{,}70

Explication

Le titre vapeur vaut $x_v=(s_m-s_l)/(s_v-s_l)=(2{,}4-1{,}0)/(3{,}0-1{,}0)=0{,}70$ . $0{,}80$ divise par $s_v$ , $0{,}30$ utilise l’écart à l’entropie de vapeur, et $1{,}40$ inverse le dénominateur.

Answer

$$0{,}70$$

Question 15

15. À l’équilibre liquide-vapeur, un fluide vaporise à $400\,\mathrm{K}$ et son enthalpie massique de vaporisation vaut $800\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}}$ . Quelle est sa variation d’entropie massique de vaporisation ?

800\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}

320\,000\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}

0{,}50\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}

2{,}0\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}

Explication

À l’équilibre liquide-vapeur, $\Delta s_{vap}=\Delta h_{vap}/T_{vap}$ ; ainsi $800/400=2{,}0\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$ . $320\,000$ multiplie au lieu de diviser, $800$ omet la division par la température, et $0{,}50$ inverse le quotient.

Answer

$$2{,}0\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}}$$

Question 16

16. De l’eau pure est maintenue à sa pression de saturation à une température donnée pendant un changement d’état. Quelles conditions thermodynamiques caractérisent ce changement ?

Isotherme, isobare et irréversible, avec égalité des potentiels chimiques des deux phases

Isotherme, isobare et réversible, avec égalité des potentiels chimiques des deux phases

Isobare, adiabatique et réversible, avec égalité des potentiels chimiques des deux phases

Isotherme, isochore et réversible, avec égalité des potentiels chimiques des deux phases

Explication

À la pression de saturation, les potentiels chimiques du liquide et de la vapeur sont égaux, ce qui permet un changement d’état isotherme, isobare et réversible. Le volume constant, l’irréversibilité et le caractère adiabatique ne décrivent pas les conditions données.

Answer

Isotherme, isobare et réversible, avec égalité des potentiels chimiques des deux phases

Question 17

17. Pour déterminer l’enthalpie massique de vaporisation de l’eau à une température donnée, quelles enthalpies faut-il soustraire, et dans quel ordre ?

L’enthalpie du mélange humide de celle de la vapeur saturante sèche

L’enthalpie du liquide saturant de celle de la vapeur saturante sèche

L’enthalpie du liquide comprimé de celle du liquide saturant

L’enthalpie de la vapeur saturante sèche de celle du liquide saturant

Explication

L’enthalpie massique de vaporisation est la différence entre l’enthalpie de la vapeur saturante sèche et celle du liquide saturant, soit $\Delta_{\text{vap}}h=h_V-h_L$ . Inverser les phases change le signe, tandis que l’enthalpie du mélange ou du liquide comprimé n’est pas la définition visée.

Answer

L’enthalpie du liquide saturant de celle de la vapeur saturante sèche

Question 18

18. Dans un mélange d’air et de vapeur d’eau à température constante, de l’eau liquide est présente et l’équilibre liquide-vapeur est établi. Quelle est alors la pression partielle de la vapeur d’eau ?

La fraction molaire de vapeur d’eau dans le mélange

La pression de vapeur saturante de l’eau à la température ambiante extérieure

La pression de vapeur saturante de l’eau à cette température

La pression totale du mélange air-vapeur d’eau

Explication

À l’équilibre liquide-vapeur, la pression partielle de vapeur d’eau est égale à la pression de vapeur saturante à la même température. La pression totale et la fraction molaire sont des grandeurs distinctes, et la saturation doit être évaluée à la température du mélange.

Answer

La pression de vapeur saturante de l’eau à cette température

Question 19

19. À une température donnée, un air humide a une pression partielle de vapeur d’eau de $1{,}2\,\text{kPa}$ et une pression de vapeur saturante de $2{,}0\,\text{kPa}$ . Quelle est son humidité relative ?

0{,}60

0{,}60\,\text{kPa}

0{,}80

1{,}67

Explication

L’humidité relative est le rapport de la pression partielle à la pression de vapeur saturante à la même température : $HR=1{,}2/2{,}0=0{,}60$ . Le rapport inversé dépasse 1, la soustraction ne donne pas un rapport, et l’humidité relative est sans unité.

Answer

$$0{,}60$$

Question 20

20. Un technicien compare deux mesures de l’humidité de l’air : l’une rapporte la masse de vapeur d’eau à la masse d’air sec, l’autre rapporte des pressions partielles. Quelle grandeur correspond au rapport de masses ?

L’humidité relative

La fraction molaire de vapeur d’eau

L’humidité absolue

La pression partielle de vapeur d’eau

Explication

L’humidité absolue est définie comme le rapport de la masse de vapeur d’eau à la masse d’air sec. L’humidité relative est un rapport de pressions ; une pression partielle et une fraction molaire ne sont pas des rapports de masses.

Answer

L’humidité absolue

Question 21

21. Quel état de phases caractérise le point triple d’un corps pur ?

Les phases solide, liquide et gazeuse coexistent

Deux phases solide et une phase liquide coexistent

Les phases solide et liquide coexistent

Les phases liquide et gazeuse coexistent

Explication

Au point triple, les trois phases d’un corps pur — solide, liquide et gazeuse — coexistent. L’équilibre liquide-vapeur omet le solide, l’équilibre solide-liquide omet le gaz, et deux phases solides ne correspondent pas aux trois phases requises.

Answer

Les phases solide, liquide et gazeuse coexistent

Question 22

22. Un corps pur se trouve exactement à son point triple. Que peut-on conclure sur sa température et sa pression ?

La température est unique, mais la pression peut varier

Elles ont chacune une valeur unique

Elles peuvent varier ensemble le long d’une courbe

La pression est unique, mais la température peut varier

Explication

La variance au point triple est nulle : ni la température ni la pression ne peuvent varier tout en maintenant cet état d’équilibre. Une variation de l’une ou de l’autre correspondrait à une variance non nulle.

Answer

Elles ont chacune une valeur unique

Question 23

23. Un échantillon liquide-vapeur contient 3 kg de vapeur et 7 kg de liquide. Quel est son titre massique en phase vapeur ?

0{,}70

0{,}30

0{,}10

0{,}43

Explication

Le titre vapeur est la masse de vapeur divisée par la masse totale : $x_V=3/(3+7)=0{,}30$ . La valeur $0{,}70$ correspond à la fraction de liquide, tandis que $0{,}43$ divise la masse de vapeur par celle du liquide.

Answer

$$0{,}30$$

Question 24

24. Dans un mélange liquide-vapeur, on mesure $v_n=0{,}30\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}}$ , $v_L=0{,}10\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}}$ et $v_V=0{,}90\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}}$ . Quel est le titre massique en phase vapeur ?

0{,}25

0{,}22

3{,}00

4{,}00

Explication

La relation donne $x_V=(v_n-v_L)/(v_V-v_L)=(0{,}30-0{,}10)/(0{,}90-0{,}10)=0{,}25$ . La valeur $4{,}00$ inverse le rapport, et $3{,}00$ omet la soustraction de $v_L$ au dénominateur.

Answer

$$0{,}25$$

Question 25

25. Quelles courbes constituent les frontières entre domaines de stabilité d’un corps pur ?

Les courbes de vaporisation, de sublimation et de rosée

Les courbes de vaporisation, de sublimation et de fusion

Les courbes de sublimation, de bulle et de rosée

Les courbes de vaporisation, de rosée et de fusion

Explication

Les frontières entre domaines de stabilité sont les courbes de vaporisation, de sublimation et de fusion. Les courbes de bulle et de rosée décrivent des aspects de l’équilibre liquide-vapeur, et non la liste des trois frontières de phases.

Answer

Les courbes de vaporisation, de sublimation et de fusion

Question 26

26. Dans un diagramme d’un corps pur, un gaz est en équilibre avec le liquide. Quelle pression caractérise cet équilibre ?

La pression de vapeur saturante

La pression critique

La pression de sublimation

La pression de fusion

Explication

La pression de vapeur saturante est la pression du corps pur en phase gazeuse lorsqu’il est en équilibre avec sa phase liquide. La pression de sublimation concerne l’équilibre gaz-solide, tandis que la pression de fusion renvoie à l’équilibre solide-liquide.

Answer

La pression de vapeur saturante

Question 27

27. Pour un corps pur liquide-vapeur, on suppose la phase condensée peu affectée par la pression et la vapeur parfaite. Quelle relation permet de calculer la pression de saturation à la température $T$ ?

P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(s)}(T)}{RT}\right)

P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(l)}(T)}{RT}\right)

P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(l)}(T)}{R}\right)

P^0\exp\left(+\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(l)}(T)}{RT}\right)

Explication

Dans ces approximations, la pression de saturation est donnée par l’exponentielle de l’opposé de la différence entre le potentiel chimique du gaz standard et celui du liquide, divisée par $RT$ . Le signe positif inverse la différence, le potentiel du solide concerne la sublimation, et l’expression sans $T$ omet un facteur.

Answer

$$P^0\exp\left(-\frac{\mu^0_{A(g)}(T)-\mu^*_{A(l)}(T)}{RT}\right)$$

Question 28

28. Un corps pur est maintenu en équilibre liquide-vapeur. Si sa température est fixée, quelle conséquence découle de la variance de ce système ?

La température et la pression sont toutes deux imposées sans degré de liberté.

La pression peut varier indépendamment de la température.

La température et la pression doivent toutes deux être fixées indépendamment.

La pression est déterminée par la température.

Explication

La variance de l’équilibre liquide-vapeur d’un corps pur vaut 1 : fixer la température détermine donc la pression de saturation, et inversement. La variance 2 correspond à une phase unique, tandis que la variance nulle caractérise notamment un équilibre triphasé.

Answer

La pression est déterminée par la température.

Question 29

29. À température et pression constantes, un mélange réactionnel évolue spontanément vers son équilibre chimique. Quel comportement de l’énergie libre de Gibbs caractérise cette évolution ?

Elle augmente jusqu’à atteindre un maximum à l’équilibre.

Elle reste constante jusqu’à l’établissement de l’équilibre.

Elle décroît jusqu’à atteindre un minimum à l’équilibre.

Elle augmente jusqu’à atteindre un minimum à l’équilibre.

Explication

À température et pression constantes, l’évolution spontanée fait décroître l’énergie libre de Gibbs, dont l’équilibre chimique constitue un minimum. Un maximum inverse le critère d’équilibre, une augmentation inverse le sens de l’évolution, et une constance n’est pas le comportement général avant l’équilibre.

Answer

Elle décroît jusqu’à atteindre un minimum à l’équilibre.

QCM : Équilibres et changements d’état (29 questions)

Questions et réponses du QCM

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 ?

3. Pour un système dont l’énergie interne, la pression, le volume, la température et l’entropie sont décrits par UUU, PPP, VVV, TTT et SSS, quelle expression donne son enthalpie libre ?

4. Un système fermé évolue spontanément à température et pression constantes vers l’équilibre thermodynamique. Quel comportement de son enthalpie libre faut-il prévoir ?

5. Pour une transformation réversible infinitésimale, un système reçoit une quantité de chaleur associée à une variation d’entropie dSdSdS et subit une variation de volume dVdVdV. Quelle expression donne sa variation d’énergie interne dUdUdU ?

6. La composition d’un système reste constante tandis que sa température et sa pression varient de dTdTdT et dPdPdP. Quelle relation permet de calculer la variation de son enthalpie libre dGdGdG ?

7. À température et pression constantes, on ajoute une petite quantité du constituant iii à un mélange, sans modifier les quantités des autres constituants. Quelle grandeur décrit la variation de la grandeur extensive BBB par quantité ajoutée ?

8. Pour un mélange contenant plusieurs constituants, quelle grandeur correspond au potentiel chimique μi\mu_iμi​ du constituant iii ?

9. Du Br2Br_2Br2​ est transféré entre deux phases à température et pression constantes. On note dn1=−dξdn_1=-d\xidn1​=−dξ et dn2=dξdn_2=d\xidn2​=dξ. Quelle expression donne la variation d’enthalpie libre associée au transfert ?

10. À température et pression constantes, deux phases échangent un constituant. Quel état caractérise leur équilibre physico-chimique ?

11. Un corps pur homogène contient n=3,0 moln=3{,}0\,\mathrm{mol}n=3,0mol et possède une enthalpie libre G=1,5 kJG=1{,}5\,\mathrm{kJ}G=1,5kJ. Quel est son potentiel chimique dans ces conditions ?

12. À température constante, un gaz parfait pur passe d’une pression P∘P^\circP∘ à 4P∘4P^\circ4P∘. De combien son potentiel chimique varie-t-il ?

13. Dans une solution, un constituant est un soluté dont l’activité vaut ai=0,20a_i=0{,}20ai​=0,20. Quelle expression donne son potentiel chimique, avec la référence appropriée à un soluté ?

15. À l’équilibre liquide-vapeur, un fluide vaporise à 400 K400\,\mathrm{K}400K et son enthalpie massique de vaporisation vaut 800 kJ kg−1800\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}}800kJkg−1. Quelle est sa variation d’entropie massique de vaporisation ?

16. De l’eau pure est maintenue à sa pression de saturation à une température donnée pendant un changement d’état. Quelles conditions thermodynamiques caractérisent ce changement ?

17. Pour déterminer l’enthalpie massique de vaporisation de l’eau à une température donnée, quelles enthalpies faut-il soustraire, et dans quel ordre ?

18. Dans un mélange d’air et de vapeur d’eau à température constante, de l’eau liquide est présente et l’équilibre liquide-vapeur est établi. Quelle est alors la pression partielle de la vapeur d’eau ?

19. À une température donnée, un air humide a une pression partielle de vapeur d’eau de 1,2 kPa1{,}2\,\text{kPa}1,2kPa et une pression de vapeur saturante de 2,0 kPa2{,}0\,\text{kPa}2,0kPa. Quelle est son humidité relative ?

20. Un technicien compare deux mesures de l’humidité de l’air : l’une rapporte la masse de vapeur d’eau à la masse d’air sec, l’autre rapporte des pressions partielles. Quelle grandeur correspond au rapport de masses ?

21. Quel état de phases caractérise le point triple d’un corps pur ?

22. Un corps pur se trouve exactement à son point triple. Que peut-on conclure sur sa température et sa pression ?

23. Un échantillon liquide-vapeur contient 3 kg de vapeur et 7 kg de liquide. Quel est son titre massique en phase vapeur ?

25. Quelles courbes constituent les frontières entre domaines de stabilité d’un corps pur ?

26. Dans un diagramme d’un corps pur, un gaz est en équilibre avec le liquide. Quelle pression caractérise cet équilibre ?

27. Pour un corps pur liquide-vapeur, on suppose la phase condensée peu affectée par la pression et la vapeur parfaite. Quelle relation permet de calculer la pression de saturation à la température TTT ?

28. Un corps pur est maintenu en équilibre liquide-vapeur. Si sa température est fixée, quelle conséquence découle de la variance de ce système ?

29. À température et pression constantes, un mélange réactionnel évolue spontanément vers son équilibre chimique. Quel comportement de l’énergie libre de Gibbs caractérise cette évolution ?

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3. Pour un système dont l’énergie interne, la pression, le volume, la température et l’entropie sont décrits par $U$ , $P$ , $V$ , $T$ et $S$ , quelle expression donne son enthalpie libre ?

5. Pour une transformation réversible infinitésimale, un système reçoit une quantité de chaleur associée à une variation d’entropie $dS$ et subit une variation de volume $dV$ . Quelle expression donne sa variation d’énergie interne $dU$ ?

6. La composition d’un système reste constante tandis que sa température et sa pression varient de $dT$ et $dP$ . Quelle relation permet de calculer la variation de son enthalpie libre $dG$ ?

7. À température et pression constantes, on ajoute une petite quantité du constituant $i$ à un mélange, sans modifier les quantités des autres constituants. Quelle grandeur décrit la variation de la grandeur extensive $B$ par quantité ajoutée ?

8. Pour un mélange contenant plusieurs constituants, quelle grandeur correspond au potentiel chimique $\mu_i$ du constituant $i$ ?

9. Du $Br_2$ est transféré entre deux phases à température et pression constantes. On note $dn_1=-d\xi$ et $dn_2=d\xi$ . Quelle expression donne la variation d’enthalpie libre associée au transfert ?

11. Un corps pur homogène contient $n=3{,}0\,\mathrm{mol}$ et possède une enthalpie libre $G=1{,}5\,\mathrm{kJ}$ . Quel est son potentiel chimique dans ces conditions ?

12. À température constante, un gaz parfait pur passe d’une pression $P^\circ$ à $4P^\circ$ . De combien son potentiel chimique varie-t-il ?

13. Dans une solution, un constituant est un soluté dont l’activité vaut $a_i=0{,}20$ . Quelle expression donne son potentiel chimique, avec la référence appropriée à un soluté ?

15. À l’équilibre liquide-vapeur, un fluide vaporise à $400\,\mathrm{K}$ et son enthalpie massique de vaporisation vaut $800\,\mathrm{kJ\,kg^{-1}}$ . Quelle est sa variation d’entropie massique de vaporisation ?

19. À une température donnée, un air humide a une pression partielle de vapeur d’eau de $1{,}2\,\text{kPa}$ et une pression de vapeur saturante de $2{,}0\,\text{kPa}$ . Quelle est son humidité relative ?

27. Pour un corps pur liquide-vapeur, on suppose la phase condensée peu affectée par la pression et la vapeur parfaite. Quelle relation permet de calculer la pression de saturation à la température $T$ ?