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Potentiels thermodynamiques Énergie interne Énergie libre Enthalpie Enthalpie l

Potentiels thermodynamiques Énergie interne Énergie libre Enthalpie Enthalpie libre Grand potentiel Fonctions de Massieu Grandeurs , travail , chaleur , pression , volume , température , entropie , quantité de matière , potentiel chimique Enthalpie En physique, la fonction enthalpie est une quantité reliée à l'énergie d'un système thermodynamique. Elle comprend l'énergie interne du système, à laquelle est ajouté le produit de la pression par le volume. L'enthalpie est un potentiel thermodynamique. Il s'agit d'une fonction d'état qui est une grandeur extensive. L'unité de mesure de l'enthalpie dans le Système international d'unités (SI) est le joule, même si d'autres unités historiques sont encore parfois en usage. L'enthalpie est couramment utilisée lors de l'étude des changements d'état mettant en jeu l'énergie d'un système dans de nombreux processus chimiques, biologiques et physiques. Pour les processus effectués à pression constante, la variation d'enthalpie correspond à la chaleur absorbée (ou dégagée) : , lorsque le travail n'est dû qu'aux forces de pression. Dans ce cas, la variation d'enthalpie est positive dans les réactions endothermiques (qui absorbent de la chaleur) et négative dans les réactions exothermiques (qui libèrent de la chaleur). Étymologie Définition Propriétés Différentielle de l'enthalpie Enthalpie de réaction Exemple Enthalpie et énergie interne de réaction État standard Détente isenthalpique Notes et références Voir aussi Articles connexes Sommaire Enthalpie — Wikipédia 1 06/12/2018 à 10:35 Le mot « enthalpie » (du préfixe en- et du grec thalpein : « chauffer ») serait la création d'Heike Kamerlingh Onnes : « La nouvelle fonction thermodynamique […], qui reçut de Kamerlingh Onnes le nom d'« enthalpie », joue, pour les transformations à pression constante, le rôle que joue l'énergie interne pour les transformations à volume constant ». Considérons une transformation isobare (à pression constante) au cours de laquelle le système passe d'un état A à un état B d'équilibre en échangeant de la chaleur et du travail uniquement par l'intermédiaire des forces de pression . Le premier principe permet d'écrire : où est la fonction d'état énergie interne. À pression constante, le travail des forces de pression est égal à : . Donc : d'où : On définit ainsi une nouvelle fonction d'état, la fonction enthalpie : Il s'ensuit que : Par conséquent, à pression constante, la chaleur mise en jeu, qui n'est pas une fonction d'état puisque c'est un transfert d'énergie entre le système et le milieu extérieur, devient égale à la variation de la fonction d'état enthalpie . La variation de cette fonction ne dépend que de l'état final et de l'état initial du système et est indépendante du chemin suivi par la transformation. C'est tout l'intérêt de l'application de la fonction enthalpie dans les cas très courants de transformations effectuées à l'air libre, à pression atmosphérique constante. Cette propriété est à la base de la calorimétrie à pression constante. Par abus de langage, on confond souvent les termes « chaleur » et « enthalpie ». Étymologie 1, 2 Définition Enthalpie — Wikipédia 2 06/12/2018 à 10:35 Remarque : L'enthalpie d'un système n'est pas connue de façon absolue car elle dépend de l'énergie interne dont la valeur ne peut être déterminée. On ne peut donc avoir accès qu'à des variations d'enthalpie . Une échelle de valeurs de l'enthalpie des corps purs peut néanmoins être définie, ce qui suppose la définition d'un zéro arbitraire d'enthalpie (voir Enthalpie standard de formation) et d'un état standard : 1 bar de pression. L'état standard peut être défini en principe à une température quelconque, mais les valeurs de l'enthalpie consignées dans les tables thermodynamiques, se réfèrent le plus souvent à la température de référence de 25 °C (298,15 K). L'enthalpie a la dimension d'une énergie, et s'exprime en joules dans le Système International. L'enthalpie d'une réaction chimique s'exprime généralement en kilojoules par mole (kJ/mol). La propriété mathématique induite pour toute fonction d'état implique que sa différentielle totale est exacte c'est- à-dire qu'elle est égale à la somme des différentielles partielles par rapport à chaque variable. De la définition de la fonction d'état on déduit la différentielle : Appliquons le premier principe : (où représente tout travail autre que le travail des forces de pression.) ; Appliquons le second principe : si la transformation est réversible, d'où : Si le système est purement physique (pas de montage électrochimique induisant un travail électrique), on obtient : Dans le cas d'une réaction chimique effectuée à T et p constantes, a été définie une grandeur de réaction appelée enthalpie de réaction, associée à l'équation bilan de la réaction : . Cette grandeur de réaction permet d'avoir accès à la chaleur mise en jeu au cours de la réaction. Le calcul peut être effectué grâce aux valeurs de l'enthalpie Propriétés Différentielle de l'enthalpie Enthalpie de réaction Enthalpie — Wikipédia 3 06/12/2018 à 10:35 standard de formation de chaque constituant intervenant dans la réaction : . Les valeurs ont été consignées dans des tables thermodynamiques, établies à la température de référence de 298 K. Dans l'exemple ci-dessous, on établit la relation existant entre enthalpie standard de formation et enthalpie de réaction, dans le cas de la combustion d'un alcane : le méthane. L'eau est considérée ici à l'état liquide parce que l'état final est à 25°C. La vapeur d'eau formée par la combustion est alors condensée en liquide à l'intérieur du calorimètre employé pour la mesure. On calcule l'enthalpie de combustion du méthane à 298 K sous la pression standard à partir de la loi de Hess : . L'enthalpie standard de formation du dioxygène est nulle car c'est un corps pur simple stable dans les conditions choisies (voir Enthalpie standard de formation). Le calcul de cette enthalpie de combustion permet le calcul de la chaleur de réaction (voir Enthalpie de réaction). Inversement, si l'on mesure cette chaleur à l'aide d'une bombe calorimétrique, on peut avoir accès à l'enthalpie standard de formation du méthane. Il existe une relation entre l'enthalpie de réaction et l'énergie interne de réaction : Pour les réactions chimiques, le terme associé au changement de volume est généralement très petit devant , de sorte que l'enthalpie de réaction peut être assimilée à l'énergie interne de réaction avec une bonne approximation. Pour la combustion d'une mole de méthane à titre d'exemple, , mais seulement. L'état standard pour les réactifs et les produits impose les conditions de pression P0= 1 bar et de concentration C0 = 1 mol·L-1, la température est choisie arbitrairement. L'état de référence en revanche impose une température de 25 °C (298,15 K). Exemple Enthalpie et énergie interne de réaction 3 État standard Détente isenthalpique Enthalpie — Wikipédia 4 06/12/2018 à 10:35 Une détente isenthalpique est une réaction où l'enthalpie ne varie pas. Un bon exemple est la détente de Joule- Thomson. Histoire générale des sciences, t. 3, vol. 1, 1961, p. 282. 1. Irmgard K. Howard, « H Is for Enthalpy, Thanks to Heike Kamerlingh Onnes and Alfred W. Porter », ACS Publications, vol. 79, n 6, 2002, p. 697 (DOI 10.1021/ed079p697 (http://dx.doi.org/10.1021%2Fed079p697), Bibcode 2002JChEd..79..697H (http://adsabs.harvard.edu/abs/2002JChEd..79..697H)) 2. P. W. Atkins, Éléments de chimie physique, De Boeck Université, 1998, p. 63. 3. Enthalpie libre Enthalpie de réaction Enthalpie standard de formation Enthalpie de vaporisation Enthalpie de changement d'état Diagramme enthalpique Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Enthalpie&oldid=153638037 ». La dernière modification de cette page a été faite le 3 novembre 2018 à 15:01. Droit d'auteur : les textes sont disponibles sous licence Creative Commons attribution, partage dans les mêmes conditions ; d’autres conditions peuvent s’appliquer. 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