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REPUBLIQUE DE GUINEE Travail – Justice – Solidarité THÈME D’EXPOSE : CHALEUR DE

REPUBLIQUE DE GUINEE Travail – Justice – Solidarité THÈME D’EXPOSE : CHALEUR DE RÉACTION ET CHANGEMENT D’ÉTAT GROUPE SCOLAIRE EL HADJ IBRAHIM SECK (EIS) CLASSE : 12e Année Sciences Exactes PROFESSEUR CHARGE DU COURS : Monsieur CAMARA Mohamed Exposant : Abdoulaye KOUMBASSA Année Scolaire 2020-2021 EXPOSE EN CHIMIE Préface : En prélude, il nous faut comprendre que nul n’est parfait, ce qui alors sous- entend que ce travail n’est pas exempté de ce défaut universel, mais au contraire il lui permettra encore plus de perfectionnement. Nous sommes tous au courant de la place prépondérante que cette matière, la Chimie occupe dans le domaine scientifique ainsi que dans le monde d’aujourd’hui. Elle regorge des notions importantes qui peuvent permettre à l’homme d’évoluer, de progresser en connexion avec sa nature. A cet effet, il nous a été assigné comme tâche, mais qui en est plus que cela si ce n’est un honneur et une opportunité indéniable, de mener des recherches sur deux des notions les plus importantes évoquées par la Chimie, il s’agit bien évidemment de ce thème d’exposé qui porte sur : la chaleur de réaction et le changement d’état. C’est pourquoi, dans les pages postérieures, nous avons pris le soin, et cela compte tenu de la vastitude des éléments, de simplifier nos explications en abordant que les parties essentielles sans pour autant ignorer la grande importance des autres parties non abordées. Toujours est-il de signaler que ces deux notions se retrouvent souvent englober en une seule notion appelée : l’enthalpie de changement d’état, même si dans notre étude nous passerons sous silence toute explication portant sur celle-ci. Si peu tel un tantinet paraît- il, il est tentant d’admettre que ce travail cherche à favoriser l’appréhension de ces deux notions le plus simplement possible. Ce qui d’ailleurs justifie les brèves explications qu’il contient. En sus, nous ne pouvons nous glorifier de ce travail, sans adresser nos sincères et aimables remerciements à notre cher et éminent professeur Monsieur Mohamed CAMARA, qui n’a ménagé aucun effort dans l’accomplissement de ce présent et a tout aussi été notre référence voire notre support dans la réalisation de nos efforts. Donc, daignez agréer l’expression de nos sentiments distingués, tout en sachant que ce document peut aussi être considéré comme un certain apport à la science ainsi qu’à notre formation pour l’avenir. Ce qui autrement signifie que les critiques et suggestions seront les bienvenues pour parfaire nos connaissances en la matière. Merci ! PLAN DE TRAVAIL : I/ CHALEUR DE REACTION 1° DEFINITION 2° APPLICATIONS 3° CALCUL DE L’ENTHALPIE DE REACTION (∆H) II/ CHANGEMENT D’ETAT 1° DEFINITION 2° NOMS DES CHANGEMENTS D’ETAT 3° CHANGEMENTS D’ETAT DE L’EAU 4° QUELQUES SUBSTANCES I/ Chaleur de réaction : 1) Définition : En physique nucléaire et en chimie nucléaire, la chaleur de réaction ou valeur Q d’une réaction est la quantité d’énergie libérée par cette réaction. La valeur est liée à l’enthalpie d’une réaction chimique ou à l’énergie des produits de désintégration radioactive. Elle peut être déterminée à partir des masses des réactifs et des produits. Les valeurs Q affectent les taux de réaction. Compte tenu de la conservation de l’énergie de la réaction, la définition générale de Q basée sur l’équivalence masse-énergie, où K est l’énergie cinétique et m est la masse : Q ꓿ K(Final) – K(Initial) ꓿(mInitial – mFinal)c2 Une réaction avec une valeur Q positive est exothermique, c’est-à-dire qu’elle a un rejet net d’énergie, puisque l’énergie cinétique de l’état final est supérieure à l’énergie cinétique de l’état initial. Une réaction avec une valeur Q négative est endothermique, c’est-à-dire qu’elle exige une entrée nette d’énergie, puisque l’énergie cinétique de l’état final est inférieure à l’énergie cinétique de l’état initial. 2) Applications : Les valeurs Q chimiques correspondent à la mesure de la calorimétrie. Les réactions chimiques exothermiques ont tendance à être plus spontanée et peuvent émettre de la lumière ou de la chaleur, entraînant l’emballement hors de contrôle (c’est-à-dire des explosions). Les valeurs Q sont également utilisées en physique des particules. Par exemple, la règle de Sargent stipule que le taux de décroissance faisant intervenir l’interaction faible est proportionnel à Q. La valeur Q est l’énergie cinétique libérée dans la désintégration du neutron, une partie de la masse disparaît car le neutron se convertit en un proton, un électron et antineutrino électronique : Q ꓿(mn – mp – mv – me)c2 ꓿Kp Où mn est la masse du neutron, mp est la masse du proton, mv est la masse de l’antineutrino électronique et me est la masse de l’électron ; et les K sont les énergies cinétiques correspondantes. Le neutron n’a pas d’énergie cinétique initiale puisqu’il est au repos. Dans la désintégration bêta, un Q typique est de l’ordre de 1 MeV. L’énergie de désintégration est répartie entre les produits dans une distribution continue. La mesure de ce spectre permet de trouver la masse d’un produit. Des expériences étudient le spectre d’émission pour rechercher une désintégration sans émission de neutrino et déterminer la masse du neutrino électronique ; c’est le principe de la prochaine expérience KATRIN. 3) Calcul de l’enthalpie d’une réaction (delta ∆H) : Dans toute réaction chimique, de la chaleur est soit absorbée, soit dégagée. Cet échange de chaleur entre une réaction chimique et son environnement immédiat est connu sous le nom d’enthalpie de réaction ou encore « H ». Cet enthalpie ne peut pas être mesurée directement, les scientifiques se servent alors de la « variation » de température entre le début et la fin de la réaction, ce qui permet ensuite de calculer la « variation » d’enthalpie dans le même laps de temps (variation notée ∆H). A l’aide du ∆H, les scientifiques sont capables de dire si une réaction a été « exothermique » (perte de chaleur durant la réaction) ou « endothermique » (absorption de la chaleur). En général, ∆H ꓿ m x s x ∆T, avec m représentant la masse des composants, s la chaleur spécifique du produit et ∆T étant la variation de température durant la réaction. II/ Changement d’état : 1) Définition : En thermodynamique, un changement d’état est une transition de phase lors du passage d’un état de la matière à un autre état. Les trois principaux états de la matière sont : solide, liquide et gazeux, mais il existe plusieurs autres états moins courants : plasma, fluide supercritique, mésophase. Le changement d’état d’un corps pur est provoqué par une modification de sa pression, de sa température et/ou de son volume. Il est possible de représenter les états et les changements d’état sur un diagramme de phase tridimensionnel (P, V, T) ; en effectuant des projections de ce diagramme sur différents plans, on obtient les diagrammes bidimensionnels (P, T) et (P, V). Le point triple est un point du diagramme de phase qui correspond à la coexistence de trois états solide, liquide et gazeux d’un corps pur. Il est unique et défini par une température et une pression données. 2) Noms des changements d’état : Dans le langage courant un même changement d’état peut être désigné par plusieurs termes :  De solide à liquide : fusion  De solide à gazeux : sublimation  De liquide à solide : solidification  De liquide à gazeux : vaporisation, qui peut prendre la forme d’une ébullition ou d’une évaporation  De gazeux à liquide : liquéfaction ou condensation liquide ; le mot liquide étant souvent omis par abus de langage  De gazeux à plasma : ionisation  De plasma à gazeux : recombinaison, bien que la transformation du plasma en gaz relève plus de la réaction chimique que du changement d’état, puisque l’état gazeux est conservé. Mais en thermodynamique, un terme spécifique exclusif est attribué à chacune des transitions. Ainsi on dira :  De gazeux à solide : condensation  De gazeux à liquide : liquéfaction. 3) Changements d’état de l’eau : D’abord on distingue pour l’eau et les autres substances trois (3) états différents : L’état solide ; l’état liquide et l’état gazeux.  A l’état solide, on trouve la glace présente dans les glaciers, la banquise et la grêle. On trouve également la neige constituée de minuscules cristaux de glace.  A l’état liquide, on trouve les cours d’eau, les mers, les océans, la pluie ainsi que les nuages et le brouillard constitués de minuscules gouttelettes d’eau.  A l’état gazeux, on trouve la vapeur d’eau présente dans l’aire mais invisible à l’œil nu. L’eau peut changer d’état selon la température et sous l’action du soleil et du vent. Il faut entretemps signaler quelques remarques dont : - La vaporisation d’un liquide peut se faire soit de manière progressive et naturelle comme par exemple lors d’une exposition au soleil. On dit alors qu’il y a évaporation. Elle peut également s’obtenir par une élévation rapide de température qui provoque l’apparition des bulles de gaz : on parle alors d’ébullition. - La sublimation et la condensation restent assez rares sur Terre mais elles peuvent se produire dans conditions extrêmes. - Le terme condensation peut porter à confusion uploads/Finance/ expose-du-groupe-k.pdf