Flashcards : Thermodynamique des transformations chimiques (62 cartes)

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1Question

Quelle relation définit l’enthalpie H à partir de U, P et V ?

Réponse

$H=U+PV$

2Question

Comment définit-on l’enthalpie de réaction à T et P constants ?

Réponse

$\Delta_rH=(\partial H/\partial\xi)_{T,P}$

3Question

Quelle relation relie le transfert thermique reçu à la variation d’enthalpie lors d’une transformation monobare ?

Réponse

$Q_p = \Delta H$

4Question

Que représente $\Delta_rH^0(T)$ ?

Réponse

La variation d’enthalpie associée à une réaction standard.

5Question

Quelle relation donne la loi de Hess pour $\Delta_rH^0(T)$ ?

Réponse

$\Delta_rH^0(T)=\sum_i\nu_i\Delta_fH^0(A_i,T)$ .

6Question

Quelle quantité d’espèce une réaction standard de formation produit-elle ?

Réponse

1 mol.

7Question

Quels changements d’état sont endothermiques et quel est le signe de leur transfert thermique ?

Réponse

La fusion, la vaporisation et la sublimation reçoivent un transfert thermique, avec $Q>0$ .

8Question

Quels changements d’état sont exothermiques et quel est le signe de leur transfert thermique ?

Réponse

La solidification, la liquéfaction et la condensation cèdent un transfert thermique, avec $Q<0$ .

9Question

Quelle relation donne le transfert thermique d’une transformation monobare sans réaction chimique ?

Réponse

$Q=\Delta H=C_{TOT}\Delta T$ .

10Question

Quelle relation donne le transfert thermique en réacteur monobare et monotherme ?

Réponse

$Q=\Delta H=\Delta_rH^0(T_0)\,\xi_f$ .

11Question

Quelle relation thermique vaut dans un réacteur monobare et adiabatique ?

Réponse

$Q=\Delta H=0$ .

12Question

Comment calculer l’entropie standard de réaction à la température $T$ ?

Réponse

$\Delta_rS^0(T)=\sum_i\nu_iS_m^0(A_i,T)$

13Question

Quelle relation lie entropie et enthalpie lors d’un changement d’état réversible à l’équilibre ?

Réponse

$\Delta_{1\to2}S^0(A,T_0)=\frac{\Delta_{1\to2}H^0(A,T_0)}{T_0}$

14Question

Quelle relation définit l’enthalpie libre à partir de $U$ , $P$ , $V$ , $T$ et $S$ ?

Réponse

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

15Question

Quel signe a $dG_{T,P}$ lors d’une transformation spontanée à température et pression constantes ?

Réponse

$dG_{T,P}=-T\delta S_{cr}<0$ .

16Question

Quelle propriété l’enthalpie libre possède-t-elle à l’équilibre ?

Réponse

Elle est minimale.

17Question

Quelle est la variation infinitésimale de l’enthalpie libre à l’équilibre ?

Réponse

Elle est nulle.

18Question

Quelle relation relie le potentiel chimique d’un corps pur à son activité ?

Réponse

$\mu^*(T,P)=\mu_{REF}^*(T,P)+RT\ln(a^*)$

19Question

Dans quel sens se produit un transfert spontané entre deux phases à T et P constantes ?

Réponse

Dans le sens des potentiels chimiques décroissants.

20Question

Quelle condition caractérise l’équilibre de deux phases d’un même corps pur ?

Réponse

$\mu_1(T,P)=\mu_2(T,P)$

21Question

Quelle relation exprime la loi de Dalton pour le gaz i ?

Réponse

$P_i=x_i^vP$

22Question

Comment l’enthalpie libre de réaction s’exprime-t-elle comme dérivée de $G$ ?

Réponse

$\Delta_rG=(\partial G/\partial\xi)_{T,P}$ .

23Question

Comment l’enthalpie libre de réaction s’exprime-t-elle avec les potentiels chimiques ?

Réponse

$\Delta_rG=\sum_i\nu_i\mu_i$ .

24Question

Quelle relation relie l’enthalpie libre, l’enthalpie et l’entropie de réaction ?

Réponse

$\Delta_rG=\Delta_rH-T\Delta_rS$ .

25Question

Quelle relation relie les grandeurs standard de réaction ?

Réponse

$\Delta_rG^0(T)=\Delta_rH^0(T)-T\Delta_rS^0(T)$ .

26Question

Quelles sont les trois propriétés de l’enthalpie H ?

Réponse

H est une fonction d’état extensive et additive.

27Question

Quelle est l’unité de l’enthalpie H ?

Réponse

Le joule (J).

28Question

Comment s’exprime l’enthalpie d’un système polyconstitué ?

Réponse

$H(T,P,(n_i))=\sum_i n_iH_{m,i}$

29Question

Quelle est l’unité de l’enthalpie molaire partielle $H_{m,i}$ ?

Réponse

$\mathrm{J\,mol^{-1}}$

30Question

Comment évolue la quantité de matière $n_i(t)$ selon l’avancement ?

Réponse

$n_i(t)=n_{i,0}+\nu_i\xi(t)$

31Question

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

Réponse

$P^0=1\,\mathrm{bar}$ .

32Question

Qu’est-ce qu’une réaction standard à la température $T$ ?

Réponse

Une réaction imaginaire où les constituants purs sont isolés, en proportions stœchiométriques et dans leur état standard à $T$ .

33Question

Quand l’approximation d’Ellingham considère-t-elle $\Delta_rH^0$ indépendant de $T$ ?

Réponse

Sur un intervalle où aucun réactif ni produit ne change d’état physique.

34Question

Comment calculer $\Delta_rH_3^0(T)$ si le bilan (3) vaut $a(1)+b(2)$ ?

Réponse

$\Delta_rH_3^0(T)=a\Delta_rH_1^0(T)+b\Delta_rH_2^0(T)$ .

35Question

Quel état définit l’état standard de référence d’un élément à $T$ ?

Réponse

Son corps simple le plus stable physiquement à $T$ sous une pression de 1 bar.

36Question

Que représente l’enthalpie standard de changement d’état de l’espèce A ?

Réponse

L’enthalpie associée au changement d’état de A à la température $T_0$ , exprimée en $\mathrm{J\,mol^{-1}}$ .

37Question

Quel autre nom porte l’enthalpie standard de vaporisation de l’eau à $373\,\mathrm{K}$ ?

Réponse

La chaleur latente molaire de vaporisation, notée $L_{vap}$ .

38Question

Que caractérise $\Delta_rH^0>0$ pour une réaction directe en réacteur monobare et monotherme ?

Réponse

Une réaction directe endothermique.

39Question

Quelles propriétés caractérisent l’entropie $S$ ?

Réponse

C’est une fonction d’état extensive et additive.

40Question

Quelle est l’unité de l’entropie $S$ ?

Réponse

$\mathrm{J\,K^{-1}}$

41Question

Comment calculer l’entropie d’un système polyconstitué à $T$ et $P$ ?

Réponse

$S(T,P,(n_i))=\sum_i n_iS_{m,i}$

42Question

Quel est l’ordre des entropies du gaz, du liquide et du solide ?

Réponse

$S_{gaz}\gg S_{liquide}>S_{solide}$

43Question

Quel est le signe de l’entropie standard si la réaction produit plus de gaz qu’elle n’en consomme ?

Réponse

Elle est positive.

44Question

Pour $|\Delta_r\nu_{gaz}|=1$ , quel est l’ordre de grandeur de $|\Delta_rS^0|$ ?

Réponse

Environ $100$ à $200\,\mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}$ .

45Question

Quelle expression donne $dG$ lorsque seuls les travaux des forces de pression sont présents ?

Réponse

$dG=-S\,dT+V\,dP-T\,\delta S_{cr}$ .

46Question

Quelle condition satisfait $\delta S_{cr}$ dans l’expression de $dG$ ?

Réponse

$\delta S_{cr}\geq 0$ .

47Question

Comment s’exprime $G$ pour un système polyconstitué et polyphasé de composition variable ?

Réponse

$G(T,P,(n_i))=\sum_i n_i\mu_i$ .

48Question

Que représente $\mu_i$ dans l’expression de $G$ pour un système polyconstitué ?

Réponse

Le potentiel chimique molaire partiel du constituant $i$ .

49Question

Quelle relation donne l’énergie libre de Gibbs d’une phase pure A ?

Réponse

$G(T,P,n)=n\mu^*(T,P)$

50Question

Quelle activité caractérise un gaz parfait pur monophasé ?

Réponse

$a_{GP}=\frac{P}{P^0}$ avec $P^0=1\,\mathrm{bar}$ .

51Question

Quelle activité caractérise une phase condensée pure, liquide ou solide ?

Réponse

Elle vaut 1.

52Question

Quelle expression donne G lors du transfert d’avancement $\xi$ de la phase 1 vers la phase 2 ?

Réponse

$G=n_0\mu_1+(\mu_2-\mu_1)\xi$

53Question

Comment la coexistence de deux phases d’un corps pur à l’équilibre se représente-t-elle dans le diagramme $P(T)$ ?

Réponse

Par une courbe d’équilibre reliant $T$ et $P$ .

54Question

Comment le potentiel chimique de l’espèce i est-il défini dans un mélange de composition variable ?

Réponse

$\mu_i(T,P)=\left(\frac{\partial G}{\partial n_i}\right)_{T,P,(n_j)\ne n_i}$

55Question

Quelle est l’activité du gaz i dans un mélange idéal de gaz parfaits ?

Réponse

$a_i^{GP}=\frac{P_i}{P^0}$

56Question

Quel est le potentiel chimique de référence du gaz i parfait ?

Réponse

$\mu_{GP,i}^0(T)$

57Question

Quelle est l’activité d’un soluté i en solution très diluée ?

Réponse

$a_i^{soluté}=\frac{C_i}{C^0}$

58Question

Quelle valeur standard définit la concentration $C^0$ du soluté ?

Réponse

$C^0=1\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$

59Question

Quel est le potentiel chimique de référence d’un soluté i très dilué ?

Réponse

$\mu_{soluté,i}^{\infty,0}(T)$

60Question

Comment la concentration molaire volumique d’un soluté i est-elle définie ?

Réponse

$C_i=\frac{n_i}{V}$

61Question

Comment l’enthalpie libre standard de réaction s’exprime-t-elle avec les potentiels chimiques standard ?

Réponse

$\Delta_rG^0(T)=\sum_i\nu_i\mu_i^0(T)$ .

62Question

Comment la loi de Hess exprime-t-elle l’enthalpie libre standard de réaction ?

Réponse

$\Delta_rG^0(T)=\sum_i\nu_i\Delta_fG^0(A_i,T)$ .

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Teste tes connaissances avec un QCM de 23 questions sur Thermodynamique des transformations chimiques.

1. Un système fermé possède une énergie interne $U=820\,\mathrm{J}$ et un produit pression-volume $PV=180\,\mathrm{J}$ . Quelle est son enthalpie ?

2. Dans un réacteur monobare et monotherme, que représente l’enthalpie de réaction $\Delta_rH$ ?

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