Flashcards : Thermodynamique et thermochimie — 78 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'un système thermodynamique ?

Réponse

La partie de l’univers prise en considération, séparée par une paroi.

2Question

Qu'est-ce qui distingue une variable intensive d'une variable extensive ?

Réponse

Une variable intensive est indépendante de la quantité de matière, une extensive lui est proportionnelle.

3Question

Quelles sont des exemples de variables intensives en thermodynamique ?

Réponse

La pression, la température, la concentration, la fraction molaire et la masse volumique.

4Question

Quelles sont des exemples de variables extensives en thermodynamique ?

Réponse

La chaleur, le travail, le volume, la masse, l’énergie interne, l’enthalpie et l’entropie.

5Question

Quand un système est-il à l’état d’équilibre thermodynamique ?

Réponse

Lorsqu’il n’échange rien avec l’extérieur et que température, pression, composition sont uniformes et constantes.

6Question

Quelle est l’équation d’état d’un gaz parfait ?

Réponse

PV=nRTPV=nRT

7Question

Quelle est la valeur de la constante des gaz parfaits RR en J mol−1K−1\text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1} ?

Réponse

R=8,31 J mol−1K−1R=8,31\text{ J mol}^{-1}\text{K}^{-1}

8Question

Quelle est la valeur de la constante des gaz parfaits RR en L atm mol−1K−1\text{L atm mol}^{-1}\text{K}^{-1} ?

Réponse

R=0,082 L atm mol−1K−1R=0,082\text{ L atm mol}^{-1}\text{K}^{-1}

9Question

Qu'est-ce qui caractérise une transformation réversible ?

Réponse

Elle suit une succession d’états d’équilibre infiniment proches permettant un retour par modification infinitésimale.

10Question

Qu'est-ce qui différencie une transformation irréversible d'une réversible ?

Réponse

Elle ne suit pas une succession d’états d’équilibre et ne permet pas de retour en arrière.

11Question

Quelle est la condition d'une transformation isochore ?

Réponse

Le volume reste constant.

12Question

Quelle est la condition d'une transformation isobare ?

Réponse

La pression reste constante.

13Question

Quelle est la condition d'une transformation isotherme ?

Réponse

La température reste constante.

14Question

Quelle est la condition d'une transformation adiabatique ?

Réponse

Il n'y a pas de transfert thermique.

15Question

Que représente l'énergie interne U d'un système ?

Réponse

La somme de toutes les formes d'énergie possibles du système.

16Question

Quelle formule exprime la variation d'énergie interne ?

Réponse

La variation d'énergie interne vérifie ΔU=Q+W\Delta U=Q+W.

17Question

Que dit le premier principe pour un système fermé ?

Réponse

La variation d'énergie égale l'énergie échangée en chaleur et travail.

18Question

Que montre l'expérience de Joule de 1847 ?

Réponse

L'équivalence entre travail et chaleur.

19Question

Quelle est l'équivalence entre calorie et joule selon Joule ?

Réponse

1 calorie égale 4,18 joules.

20Question

Quelle formule exprime la chaleur échangée à pression constante ?

Réponse

QP=nCPΔTQ_P=nC_P\Delta T

21Question

Quelle est la capacité thermique molaire de l'eau liquide ?

Réponse

Environ 72,24J.mol−1.K−172,24 J.mol^{-1}.K^{-1}.

22Question

Quelle est la capacité thermique molaire de l'air ?

Réponse

Environ 33,6J.mol−1.K−133,6 J.mol^{-1}.K^{-1}.

23Question

Qu'est-ce que la chaleur latente ?

Réponse

La chaleur nécessaire pour transformer une mole d'un composé d'un état à un autre à température constante.

24Question

Quelle formule relie la chaleur échangée au changement d'état ?

Réponse

QP=nLQ_P=nL

25Question

Comment calcule-t-on la chaleur totale d'une transformation en plusieurs étapes ?

Réponse

En additionnant les chaleurs de chauffage et les chaleurs latentes de chaque changement d'état.

26Question

Quelle relation vérifie l'enthalpie pour une transformation isobare ?

Réponse

ΔH=ΔU+PΔV\Delta H=\Delta U+P\Delta V

27Question

Quelle relation lie la chaleur de réaction à pression constante ?

Réponse

ΔrH=QP\Delta_rH=Q_P

28Question

Quelle est la relation entre enthalpie et énergie interne à température constante ?

Réponse

ΔrH=ΔrU+RTΔngaz\Delta_rH=\Delta_rU+RT\Delta n_{gaz}

29Question

Qu'est-ce qu'un état standard en thermodynamique chimique ?

Réponse

Une pression conventionnelle P∘=1 barP^\circ=1\ \mathrm{bar} à une température précisée.

30Question

Quelle est la valeur conventionnelle de la pression standard ?

Réponse

1 bar≈105 Pa1\ \mathrm{bar}\approx10^5\ \mathrm{Pa}

31Question

Quel est l'état standard de référence d'un élément ?

Réponse

Le corps pur le plus stable dans l'état physique le plus stable à la température donnée.

32Question

Quelle est la convention chimique du pH dans l'état standard ?

Réponse

Le pH est fixé à 0.

33Question

Qu'impose le signe de ΔrH\Delta_rH pour une réaction exothermique ?

Réponse

ΔrH<0\Delta_rH<0 pour une réaction exothermique.

34Question

Qu'impose le signe de ΔrH\Delta_rH pour une réaction endothermique ?

Réponse

ΔrH>0\Delta_rH>0 pour une réaction endothermique.

35Question

Qu'est-ce qu'une réaction de combustion ?

Réponse

Une oxydation totale d'un combustible avec un comburant réduit.

36Question

Quels produits se forment lors de la combustion d'un composé contenant C, H et N ?

Réponse

CO2(g)CO_2(g), H2O(l)H_2O(l) et N2(g)N_2(g) peuvent se former.

37Question

Quelle est l'équation chimique de la combustion du méthane ?

Réponse

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)CH_4(g)+2O_2(g)\rightarrow CO_2(g)+2H_2O(l).

38Question

Qu'est-ce que l'enthalpie standard de formation ?

Réponse

La variation d'enthalpie pour former 1 mole d'un composé à partir des corps simples standards.

39Question

Quelle est l'enthalpie standard de formation d'un corps simple dans son état standard ?

Réponse

Elle est nulle.

40Question

Qu'est-ce que l'énergie de liaison ?

Réponse

L'enthalpie standard pour rompre une mole de liaisons covalentes A-B en atomes isolés.

41Question

Que dit la loi de Hess sur la variation d’enthalpie d’une réaction ?

Réponse

Elle est indépendante du nombre et de la nature des réactions intermédiaires.

42Question

Quelle propriété des variations d’enthalpie des équations chimiques affirme la loi de Hess ?

Réponse

Elles sont additives.

43Question

Quelle est la première étape de la méthode par combinaison d’équations ?

Réponse

Additionner les équations chimiques connues.

44Question

Que fait-on après avoir additionné les équations chimiques dans la méthode par combinaison ?

Réponse

On simplifie les espèces communes.

45Question

Quelle formule donne la variation d’enthalpie de réaction avec les enthalpies standard de formation ?

Réponse

ΔrH∘=∑nΔfHproduits∘−∑nΔfHreˊactifs∘\Delta_rH^\circ=\sum n\Delta_fH^\circ_{produits}-\sum n\Delta_fH^\circ_{réactifs}.

46Question

Quelle réaction est utilisée en exemple pour illustrer la combinaison des étapes de formation ?

Réponse

C(s)+O2(g)→CO2(g)C(s)+O_2(g)\rightarrow CO_2(g).

47Question

Quelle valeur de variation d’enthalpie standard est obtenue pour la réaction de formation de CO2 ?

Réponse

ΔrH∘=−393,5 kJ.mol−1\Delta_rH^\circ=-393,5\ \mathrm{kJ.mol^{-1}}.

48Question

Qu'est-ce que l'entropie S mesure dans une substance ?

Réponse

Le désordre moléculaire.

49Question

Quelle est l'unité de l'entropie S ?

Réponse

Joule par mole-kelvin (J.mol⁻¹.K⁻¹).

50Question

Que ne peut pas diminuer dans un système isolé évoluant spontanément ?

Réponse

L'entropie.

51Question

Quelle inégalité vérifie la variation d'entropie spontanée dans un système isolé ?

Réponse

ΔS>0\Delta S > 0.

52Question

Quel est l'ordre de l'entropie standard selon l'état physique ?

Réponse

S∘(gaz)>S∘(liquide)>S∘(solide)S^\circ(gaz) > S^\circ(liquide) > S^\circ(solide).

53Question

Quelle formule donne la variation d'entropie à pression constante sans changement d'état ?

Réponse

ΔS=nCPln⁡(TfTi)\Delta S = nC_P \ln\left(\frac{T_f}{T_i}\right).

54Question

Quelle relation exprime l'enthalpie libre de Gibbs selon J. W. Gibbs ?

Réponse

ΔrG∘=ΔrH∘−TΔrS∘\Delta_rG^\circ = \Delta_rH^\circ - T\Delta_rS^\circ avec T en kelvins.

55Question

Quand une réaction est-elle favorisée dans le sens direct selon ΔrG∘\Delta_rG^\circ ?

Réponse

Quand ΔrG∘<0\Delta_rG^\circ < 0.

56Question

Qu'impose une réaction totale sur les réactifs et produits à la fin ?

Réponse

L'épuisement d'un réactif limitant.

57Question

Que caractérise une réaction limitée à l'équilibre ?

Réponse

La coexistence simultanée de réactifs et produits.

58Question

Qu'est-ce qu'un état d'équilibre chimique ?

Réponse

Un état stationnaire dynamique avec vitesses directe et inverse égales.

59Question

Que reste constant à l'état d'équilibre chimique ?

Réponse

Les concentrations des espèces chimiques.

60Question

Quelle relation définit l'avancement XX pour la réaction αA+βB⇌γC+δD\alpha A+\beta B\rightleftharpoons\gamma C+\delta D ?

Réponse

X=ΔnνX=\frac{\Delta n}{\nu}.

61Question

Qu'est-ce que l'activité d'un composé quantifie ?

Réponse

La fraction de sa concentration participant au processus chimique ou physique.

62Question

Quelle est la formule de l'activité d'une espèce en solution ?

Réponse

a=γCC0a=\gamma\frac{C}{C^0} avec C0=1 mol.L−1C^0=1\ \mathrm{mol.L^{-1}} et 0<γ≤10<\gamma\leq1.

63Question

Comment se calcule la force ionique d'une solution ?

Réponse

I=12∑Cizi2I=\frac{1}{2}\sum C_i z_i^2 où CiC_i est la concentration et ziz_i la charge de l'ion i.

64Question

De quoi dépend le coefficient d'activité des espèces en solution ?

Réponse

De la force ionique, de la charge et de la taille des ions.

65Question

Quelle différence principale distingue une réaction totale d'une réaction limitée ?

Réponse

Une réaction totale consomme entièrement les réactifs, une limitée laisse réactifs et produits à l'équilibre.

66Question

Comment se calcule le quotient de réaction pour αA+βB⇌γC+δD\alpha A+\beta B\rightleftharpoons\gamma C+\delta D ?

Réponse

Q=aCγaDδaAαaBβQ=\frac{a_C^\gamma a_D^\delta}{a_A^\alpha a_B^\beta}.

67Question

Que mesure l'activité dans un système chimique ou physique ?

Réponse

Elle quantifie la fraction de concentration ou pression participant au processus.

68Question

Quelle formule donne l'activité d'un soluté en fonction de sa concentration ?

Réponse

a=γCC0a=\gamma\frac{C}{C^0} où γ\gamma est le coefficient d'activité.

69Question

Quelle formule donne l'activité d'un gaz en fonction de sa pression ?

Réponse

a=γPP0a=\gamma\frac{P}{P^0} où γ\gamma est le coefficient d'activité.

70Question

Quelle est la valeur de l'activité pour un solide pur, un liquide pur ou le solvant ?

Réponse

L'activité vaut 1.

71Question

Qu'est-ce que la constante d'équilibre K ?

Réponse

La valeur vers laquelle tend le quotient de réaction Q à l'équilibre, constante à température donnée.

72Question

Quelle est la formule de la constante d'équilibre pour αA+βB⇌γC+δD\alpha A+\beta B\rightleftharpoons\gamma C+\delta D ?

Réponse

K=(aC)eqγ(aD)eqδ(aA)eqα(aB)eqβK=\frac{(a_C)_{eq}^\gamma (a_D)_{eq}^\delta}{(a_A)_{eq}^\alpha (a_B)_{eq}^\beta}

73Question

Quelle relation lie ΔrG\Delta_rG, ΔrG∘\Delta_rG^\circ, R, T et Q ?

Réponse

ΔrG=ΔrG∘+RTln⁡Q=RTln⁡QK\Delta_rG=\Delta_rG^\circ + RT \ln Q = RT \ln \frac{Q}{K}

74Question

Que signifie ΔrG<0\Delta_rG<0 quand Q<KQ<K ?

Réponse

L'évolution favorise la formation des produits.

75Question

Que vaut ΔrG\Delta_rG à l'équilibre quand Q=KQ=K ?

Réponse

ΔrG=0\Delta_rG=0 et le système est à l'équilibre.

76Question

Quelle est la relation entre ΔrG∘\Delta_rG^\circ et K à l'équilibre ?

Réponse

ΔrG∘=−RTln⁡K\Delta_rG^\circ = -RT \ln K

77Question

Quelle différence y a-t-il entre Kp et Kc ?

Réponse

Kp utilise les pressions partielles en équilibre, Kc utilise les concentrations avec activité du solvant égale à 1.

78Question

Que vaut la nouvelle constante d'équilibre si on multiplie tous les coefficients stœchiométriques par n ?

Réponse

La nouvelle constante vaut KnK^n.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 51 questions sur Thermodynamique et thermochimie.

1. Comment définit-on un système thermodynamique ?

2. Quelle distinction caractérise correctement une variable intensive et une variable extensive ?

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