thermodynamique

[juliette5]

Bonjour, en faisant des qcms je me suis rendue compte que je n'ai pas très bien compris dans quelles circonstances  H=U

[Amélithium]

Salut @juliette5 ! 

 

Comme d'après la formule tu as : deltaH = deltaU +deltanRT

Pour avoir deltaH = deltaU, il faut que deltanRT soit = 0. Tu seras donc dans le cas où tu as autant de moles de gaz d'un côté de l'équation que de l'autre pour avoir deltan = nb de moles de gaz à droite - nb de moles de gaz à gauche = 0. Donc deltan = 0 annule deltanRT, donc tu as deltaH = deltaU.

 

Est-ce que tu comprends ?

[Yposcrate]

Coucou Juliette ! 

Je vais essayer de t'expliquer ça facilement en réutilisant les relations utiles données par la prof. 

 

Partons de la relation de base : ∆U = W + Q (où Q correspond à la chaleur échangé et W à l'énergie mécanique que l'on appelle aussi travail ) 

 

Une autre relation utile dans la diapo après est : ∆W = - (p. dV) (où p est la pression auquel est soumis le système et dV (la variation de volume)) 

p n'est pas dérivé ici contrairement au volume, puisque le système n'est soumis qu'à une seule pression au cours de la réaction (la pression extérieur Pext ). 

Sous cette pression le système perdra ou gagnera par contre du volume → le volume varie. Le volume V₂ en fin de réaction est différent de V₁ au début, on note dV = (V₂ -V₁)

Il y a deux cas alors :

-  Soit dV est positif, le système dégage ainsi de l'énergie mécanique (du travail) pour s'étendre. (il gagne du volume)

- Soit dV négatif, il subit alors la contrainte extérieur et reçoit dans ce cas du travail. (il perd du volume) 

 

 

Combinons ces deux relations : 

 ∆U =         W          + Q

∆U =   (- p. ∆V)  + Q

 

Il y a alors 3 cas qui se présentent à nous : 

 

Cas 1 : il y a conservation de l'énergie interne ∆U  au cours de la réaction. 

-  c'est le cas pour un système isolé.

Il ne subit aucune pression extérieur et n'échange aucune forme d'énergie (mécanique, thermique) avec l'extérieur. 

On a Q=0 et W=0 donc par extension    ∆U=0

C'est le cas pour l'univers, qui est le plus grand système existant et que l'on considère ainsi comme isolé.  

 

- c'est également le cas lors d'une transformation cyclique : 

 

On a ∆U = U₂ - U1 = 0  

W + Q= 0 mais attention cette fois ci W et Q sont différents de 0 ! 

Dans ce cas là, il va bien y avoir un échange d'énergie avec le milieu exterieur mais celle ci va se transformer et donc se conserver. 

(de l'énergie mécanique à l'état initial se transformera en énergie thermique à l'état final par exemple.) 

 

Cas 2 : A volume constant : 

Déterminons la chaleur échangée que l'on nomme Q_Volume ou Q_V

On est dans le cas le cas ici où ∆V = 0. 

On reprend la relation :                     ∆U =   -(p. ∆V)  + Q_V 

Avec ∆V = 0 on simplifie :                ∆U =            0          + Q_V donc on a       ∆U = Q_V

 

 

  Cas 3 : A pression constante (spoil : la méthode est la même) : 

On détermine la chaleur échangée que l'on nomme ici Qpression  ou Qp      

On est dans le cas le cas ici où ∆P = 0. 

On reprend la relation :                                ∆U =   - ( p. ∆V)  + Qp 

Avec ∆P = 0, cette fois on ne peut pas simplifier (car pour rappel, P correspond à la pression extérieur constante et non à la variation comme pour le volume.) 

Donc en basculant Qp à gauche... on obtient :   Qp = ∆U +  p. ∆V

 

Dans la dernière diapo : elle définie Qp comme étant l'entalpie ∆H.

On a donc : ∆H = ∆U +  p. ∆V  qu'on écrit aussi : ∆H = ∆U + ∆PV

 

Et enfin la toute dernière relation : ∆H = ∆U + ∆nRT (d'après la loi des gazs parfaits) 

 

On a donc ∆H = ∆U lorsque ∆nRT= 0

Or, RT est constant (car c'est la loi des gars parfaits), donc seul ∆n peut être nul.

C'est le cas dans les liquides et les solides où le nombre de moles ne varie pas ou lorsque le nombre de moles de part et d'autres de l'équations sont égales

 

(En réutilisant toutes les relations, je voulais te faire comprendre que toute la thermo est imbriquée et que en comprenant chaque relation, tu peux facilement les retrouver. 

Ça te permet de mieux t'en sortir au concours et de gagner des points très précieux )

 

J'espère t'avoir aidée, bon courage !! 

 

 

 

 

Edited November 25, 2020 by Yposcrate

[juliette5]

Oui c'est parfait j'ai tout compris  merci beaucoup à vous deux !!