Flashcards : Thermochimie et premier principe (94 cartes)

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1Question

Qu’étudie la thermodynamique concernant l’énergie ?

Réponse

Les transformations d’énergie, notamment les conversions entre chaleur et travail.

2Question

Quels aspects la thermodynamique étudie-t-elle sans élucider le mécanisme ?

Réponse

Les bilans énergétiques et les états initial et final.

3Question

Quel mécanisme la cinétique chimique étudie-t-elle ?

Réponse

Le mécanisme des transformations chimiques.

4Question

Qu’est-ce qu’un système thermodynamique ?

Réponse

Un ensemble de corps situé à l’intérieur d’une frontière fermée, dont on étudie les échanges d’énergie avec le milieu extérieur.

5Question

Qu’échange un système isolé avec le milieu extérieur ?

Réponse

Ni matière ni énergie.

6Question

Qu’échange un système fermé avec le milieu extérieur ?

Réponse

De l’énergie, mais pas de matière.

7Question

Qu’échange un système ouvert avec le milieu extérieur ?

Réponse

De la matière et de l’énergie.

8Question

Quelle formule définit la fraction molaire xix_i du constituant ii ?

Réponse

xi=nintx_i = \frac{n_i}{n_t}

9Question

Comment relie-t-on les concentrations molaire et massique du constituant ii ?

Réponse

Ci′=MiCiC'_i = M_i C_i

10Question

Qu’est-ce qu’une variable d’état ?

Réponse

Une grandeur macroscopique mesurable caractérisant l’état thermodynamique d’un système.

11Question

De quoi dépend une variable intensive ?

Réponse

Elle ne dépend pas de la quantité de matière.

12Question

Quelle équation d’état décrit un gaz parfait ?

Réponse

PV=nRTPV = nRT

13Question

De quoi dépend la variation d’une fonction d’état ?

Réponse

Uniquement des états initial et final.

14Question

Quand un système est-il en équilibre thermodynamique ?

Réponse

Lorsque les variables d’état de chaque phase restent constantes dans le temps.

15Question

Comment calcule-t-on la température en kelvins à partir de la température Celsius ?

Réponse

T(K)=θ(°C)+273,15T(\mathrm{K}) = \theta(°\mathrm{C}) + 273{,}15

16Question

Quelle caractéristique rend une transformation réversible ?

Réponse

Elle peut être réalisée en sens inverse et se déroule quasi statiquement dans les deux sens.

17Question

Qu’affirme le premier principe sur la création et la destruction de l’énergie ?

Réponse

L’énergie ne peut être ni créée ni détruite.

18Question

Comment les travaux et les chaleurs déterminent-ils la variation d’énergie interne d’un système fermé ?

Réponse

ΔU=∑iWi+∑jQj\Delta U = \sum_i W_i + \sum_j Q_j

19Question

Quelle relation lie la chaleur échangée et l’énergie interne à volume constant ?

Réponse

Qv=ΔUQ_v = \Delta U

20Question

Quelle expression définit l’enthalpie HH ?

Réponse

H=U+PVH = U + PV

21Question

Quelle relation lie la chaleur échangée et l’enthalpie à pression constante ?

Réponse

Qp=ΔHQ_p = \Delta H

22Question

Quelle relation relie Δh\Delta h et Δu\Delta u lors d’un changement de phase à pression constante ?

Réponse

Δh=Δu+PΔv\Delta h = \Delta u + P\Delta v

23Question

Que mesure l’enthalpie standard de réaction ?

Réponse

La variation d’enthalpie entre réactifs et produits à l’état standard et en proportions stœchiométriques.

24Question

Pourquoi la loi de Hess permet-elle d’additionner les enthalpies des étapes ?

Réponse

Parce que l’enthalpie est une fonction d’état indépendante du chemin.

25Question

Que mesure l’enthalpie standard de formation d’un composé ?

Réponse

La variation d’enthalpie lors de la formation d’une mole du composé à partir de ses éléments stables.

26Question

Quelle relation calcule la variation d’enthalpie standard d’une réaction à température et pression constantes ?

Réponse

ΔHT∘=∑iai′ΔHf,T∘(Ai′)−∑iaiΔHf,T∘(Ai)\Delta H_T^\circ=\sum_i a'_i\Delta H_{f,T}^\circ(A'_i)-\sum_i a_i\Delta H_{f,T}^\circ(A_i)

27Question

Qu’est-ce que l’énergie de liaison ?

Réponse

C’est l’énergie nécessaire à la formation d’une mole de liaisons à partir d’atomes isolés gazeux, pour former des molécules gazeuses dans les conditions standard.

28Question

Quel est le signe des énergies de liaison lors de la formation d’une liaison entre deux atomes isolés ?

Réponse

Elles sont négatives.

29Question

À température constante, quelle relation lie QP,TQ_{P,T}, QV,TQ_{V,T} et PΔVP\Delta V ?

Réponse

QP,T=QV,T+PΔVQ_{P,T}=Q_{V,T}+P\Delta V.

30Question

Pour une réaction avec des gaz parfaits, quelle relation relie QP,TQ_{P,T} à QV,TQ_{V,T} ?

Réponse

QP,T=QV,T+RTΔnQ_{P,T}=Q_{V,T}+RT\Delta n.

31Question

Quelle relation de Kirchhoff donne ΔHP,T2\Delta H_{P,T_2} à partir de ΔHP,T1\Delta H_{P,T_1} ?

Réponse

ΔHP,T2=ΔHP,T1+∫T1T2ΔCp dT\Delta H_{P,T_2}=\Delta H_{P,T_1}+\int_{T_1}^{T_2}\Delta C_p\,dT.

32Question

Quelles propriétés caractérisent l’entropie comme fonction d’état ?

Réponse

Elle est extensive, s’exprime en J·K⁻¹ ou cal·K⁻¹, ne décroît pas pour l’univers et reste constante lors d’une transformation réversible.

33Question

Quelle relation définit la variation d’entropie lors d’une transformation réversible ?

Réponse

ΔS=∫δQrevT\Delta S=\int\frac{\delta Q_{rev}}{T}

34Question

Que vaut l’entropie d’un cristal parfait au zéro absolu selon le troisième principe ?

Réponse

Elle est nulle.

35Question

Quelle formule exprime la variation d’entropie d’une réaction chimique à la température TT ?

Réponse

ΔST=∑iai′ST(Ai′)−∑iaiST(Ai)\Delta S_T=\sum_i a'_iS_T(A'_i)-\sum_i a_iS_T(A_i)

36Question

Quelle relation définit l’enthalpie libre, ou fonction de Gibbs ?

Réponse

G=H−TSG=H-TS

37Question

À pression et température constantes, quelle relation donne la variation d’enthalpie libre ?

Réponse

ΔGP,T=ΔHP,T−TΔSP,T\Delta G_{P,T}=\Delta H_{P,T}-T\Delta S_{P,T}

38Question

À pression et température constantes, quelle valeur de ΔG\Delta G caractérise l’équilibre réversible ?

Réponse

ΔG=0\Delta G=0

39Question

À pression et température constantes, quel signe de ΔG\Delta G caractérise une transformation spontanée irréversible ?

Réponse

ΔG<0\Delta G<0

40Question

À pression et température constantes, que signifie ΔG>0\Delta G>0 pour une transformation ?

Réponse

Elle ne peut pas se produire spontanément.

41Question

Comment calcule-t-on la variation standard d’enthalpie libre d’une réaction à partir des enthalpies libres de formation ?

Réponse

ΔGT∘=∑iai′Δgf,T∘(Ai′)−∑iaiΔgf,T∘(Ai)\Delta G_T^\circ=\sum_i a'_i\Delta g_{f,T}^\circ(A'_i)-\sum_i a_i\Delta g_{f,T}^\circ(A_i).

42Question

Quelle relation relie les variations standard d’enthalpie libre, d’enthalpie et d’entropie à température constante ?

Réponse

ΔGT∘=ΔHT∘−TΔST∘\Delta G_T^\circ=\Delta H_T^\circ-T\Delta S_T^\circ.

43Question

À quels phénomènes les principes de la thermodynamique se rapportent-ils ?

Réponse

À l’équilibre thermique, la conservation de l’énergie, l’irréversibilité, l’entropie et la matière près du zéro absolu.

44Question

Quelles applications de la thermochimie concernent les équilibres et la spontanéité ?

Réponse

Le calcul de constantes d’équilibre et l’étude de la spontanéité des transformations.

45Question

Quels dispositifs électrochimiques sont liés à l’énergie chimique en thermochimie ?

Réponse

Les piles électrochimiques et les piles à combustible.

46Question

Quel procédé est lié à l’énergie chimique en thermochimie ?

Réponse

L’électrolyse.

47Question

Quel type de transformations est lié à l’énergie chimique en thermochimie ?

Réponse

Les transformations biochimiques.

48Question

Qu’est-ce qu’un constituant d’un système ?

Réponse

Un corps pur de nature chimique déterminée présent dans le système.

49Question

Quelle formule définit la fraction massique xi′x'_i du constituant ii ?

Réponse

xi′=mimtx'_i = \frac{m_i}{m_t}

50Question

Qu’est-ce qu’une phase ?

Réponse

Une portion homogène d’un système où les variables d’état ont la même valeur en tout point.

51Question

Combien de phases constituent deux liquides non miscibles ?

Réponse

Deux phases.

52Question

Quand un système est-il hétérogène ?

Réponse

Lorsqu’il est composé de plusieurs phases juxtaposées.

53Question

Quelles températures l’échelle Celsius attribue-t-elle à la fusion de la glace et à l’ébullition de l’eau ?

Réponse

0 °C pour la fusion de la glace et 100 °C pour l’ébullition de l’eau, à pression atmosphérique.

54Question

À quelle température Celsius correspond le zéro absolu ?

Réponse

−273,15 °C.

55Question

Qu’est-ce qu’une transformation thermodynamique ?

Réponse

Une évolution où au moins une propriété macroscopique change entre les états initial et final.

56Question

Que retrouve une transformation cyclique à son état final ?

Réponse

Les valeurs initiales de toutes les variables d’état.

57Question

Quelle grandeur reste constante lors d’une transformation isotherme ?

Réponse

La température.

58Question

Qu’est-ce qu’une transformation quasi statique ?

Réponse

Une évolution suffisamment lente pour former une suite continue d’états d’équilibre connus à chaque instant.

59Question

De quels états dépend la variation d’énergie interne UU ?

Réponse

Des états initial et final uniquement.

60Question

Quelle propriété caractérise l’énergie interne UU en fonction de la quantité de matière ?

Réponse

L’énergie interne est une fonction extensive.

61Question

Quel type de transformation une réaction dans une bombe calorimétrique illustre-t-elle ?

Réponse

Une transformation à volume constant.

62Question

Qu’est-ce que la chaleur latente LP,TL_{P,T} d’un corps pur ?

Réponse

La chaleur échangée avec le milieu extérieur lors d’un changement de phase à pression et température constantes.

63Question

Comment note-t-on la chaleur latente de changement de phase pour une mole ?

Réponse

lP,Tl_{P,T}

64Question

Quelle relation relie Δh\Delta h et Δu\Delta u pour les phases condensées ?

Réponse

Δh=Δu\Delta h = \Delta u

65Question

Quelle expression donne Δh\Delta h lors d’un changement de phase vers le gaz ?

Réponse

Δh=Δu+Pvg\Delta h = \Delta u + Pv_g

66Question

Quelle expression donne Δh\Delta h lors d’un changement de phase depuis le gaz ?

Réponse

Δh=Δu−Pvg\Delta h = \Delta u - Pv_g

67Question

Quelles interactions caractérisent un système parfait ?

Réponse

Elles sont nulles entre molécules d’un même constituant gazeux et identiques dans un mélange liquide ou solide.

68Question

Dans un système parfait, que vaut l’enthalpie de mélange ?

Réponse

Elle est nulle.

69Question

À quelle pression est défini l’état standard d’un composé pur ?

Réponse

À 1 atm.

70Question

Que signifie une enthalpie de réaction négative ?

Réponse

L’énergie des produits est inférieure à celle des réactifs.

71Question

Pour une réaction de gaz parfaits, quelle relation lie ΔH\Delta H et ΔU\Delta U ?

Réponse

ΔH=ΔU+RTΔng\Delta H = \Delta U + RT\Delta n_g.

72Question

Quelle est la variation d’enthalpie standard à 298 K pour la réaction donnée entre O₂, HCl, H₂O et Cl₂ ?

Réponse

−13,68 kcal-13{,}68\ \mathrm{kcal}

73Question

Quelle énergie faut-il pour dissocier une mole de dihydrogène gazeux ?

Réponse

Environ 104,20 kcal⋅mol−1104{,}20\ \mathrm{kcal\cdot mol^{-1}}.

74Question

Quelle variation d’enthalpie accompagne la formation d’une liaison H–H ?

Réponse

−104,20 kcal⋅mol−1-104{,}20\ \mathrm{kcal\cdot mol^{-1}}

75Question

Quelle est l’enthalpie standard de formation de H₂(g) à partir de ses éléments standards ?

Réponse

Nulle.

76Question

Quelle énergie possède une liaison C–H dans le méthane, selon les données fournies ?

Réponse

−99,10 kcal⋅mol−1-99{,}10\ \mathrm{kcal\cdot mol^{-1}}

77Question

Sans composé gazeux, quelle relation approximative lie les chaleurs à pression et volume constants ?

Réponse

QP,T≈QV,TQ_{P,T}\approx Q_{V,T}.

78Question

Pour former une mole d’eau liquide à 298 K, quelle valeur le calcul donne-t-il pour QV,TQ_{V,T} ?

Réponse

−67 556 cal mol−1-67\,556\ \mathrm{cal\,mol^{-1}}.

79Question

Pour quelle valeur de Δn\Delta n les chaleurs de réaction à pression et volume constants sont-elles égales ?

Réponse

Δn=0\Delta n=0.

80Question

Quand les capacités calorifiques à pression constante sont indépendantes de la température, quelle forme prend la relation de Kirchhoff ?

Réponse

ΔHT2∘=ΔHT1∘+ΔCp(T2−T1)\Delta H_{T_2}^{\circ}=\Delta H_{T_1}^{\circ}+\Delta C_p(T_2-T_1).

81Question

À quelle condition la relation de Kirchhoff s’applique-t-elle ?

Réponse

Aucun changement de phase ne doit se produire.

82Question

Comment calcule-t-on la variation d’entropie molaire lors d’un changement de phase réversible ?

Réponse

Δsφ=ΔhφTφ\Delta s_\varphi=\frac{\Delta h_\varphi}{T_\varphi}

83Question

Comment calcule-t-on la variation d’entropie d’une mole à pression constante sans changement de phase ?

Réponse

Δs=∫T1T2cpT dT\Delta s=\int_{T_1}^{T_2}\frac{c_p}{T}\,dT

84Question

Quelle formule donne la variation d’entropie molaire lors d’un changement de phase à TφT_\varphi ?

Réponse

Δs=∫T1Tφcp(φ1)T dT+ΔhφTφ+∫TφT2cp(φ2)T dT\Delta s=\int_{T_1}^{T_\varphi}\frac{c_p(\varphi_1)}{T}\,dT+\frac{\Delta h_\varphi}{T_\varphi}+\int_{T_\varphi}^{T_2}\frac{c_p(\varphi_2)}{T}\,dT

85Question

Quelle est la variation d’entropie standard de décomposition de CaCO₃ à 298 K ?

Réponse

38,4 cal·K⁻¹·mol⁻¹.

86Question

Quelle différentielle exprime la variation de l’enthalpie libre ?

Réponse

dG=VdP−SdTdG=VdP-SdT

87Question

À température constante, quelle est la dérivée partielle de GG par rapport à PP ?

Réponse

(∂G∂P)T=V\left(\frac{\partial G}{\partial P}\right)_T=V

88Question

À pression constante, quelle est la dérivée partielle de GG par rapport à TT ?

Réponse

(∂G∂T)P=−S\left(\frac{\partial G}{\partial T}\right)_P=-S

89Question

Comment définit-on l’enthalpie libre molaire standard de formation d’un corps pur ?

Réponse

C’est la variation d’enthalpie libre lors de la formation d’une mole à partir des éléments en proportions stœchiométriques, dans les conditions standard.

90Question

Quelle est l’enthalpie libre standard de formation d’un élément dans son état le plus stable ?

Réponse

Δgf,T∘=0\Delta g_{f,T}^\circ=0.

91Question

Quelle relation exprime la variation de l’enthalpie libre standard avec la température à pression constante, sans changement de phase ?

Réponse

dg∘=−s∘dTdg^\circ=-s^\circ dT.

92Question

Quelle formule donne la variation d’enthalpie libre d’une mole de gaz parfait lors d’une transformation isotherme ?

Réponse

ΔgT=RTln⁡(P2P1)\Delta g_T=RT\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right).

93Question

Comment définit-on le potentiel chimique d’un gaz dans un mélange de gaz parfaits ?

Réponse

C’est l’enthalpie libre d’une mole de ce gaz à la température du mélange.

94Question

Quelle expression donne le potentiel chimique du gaz parfait AiA_i dans un mélange ?

Réponse

gT,PAi=gT∘(Ai)+RTln⁡PAig_{T,P_{A_i}}=g_T^\circ(A_i)+RT\ln P_{A_i}.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 55 questions sur Thermochimie et premier principe.

1. Quel domaine étudie les transformations d’énergie, notamment les conversions entre chaleur et travail ?

2. Pour une réaction, une équipe compare les états initial et final ainsi que le bilan énergétique, tandis qu’une autre cherche les étapes moléculaires et leur déroulement. Quelle attribution des rôles est correcte ?

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