CHIMIE

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COURS
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Applications du premier principe à la chimie
Déterminer, à 400° C, les énergies internes standard
des réactions (1) et (2) :
N 2 (g) + 3 H 2 (g) = 2 NH 3 (g) (1)
UO 3 (s) + H 2 (g) = UO 2 (s) + H 2O (g) (2)
sachant qu’à cette température :
∆r1H 0 = − 109,0 kJ . mol −1
∆ r2H 0 = − 104,0 kJ . mol −1
• Pour la réaction (1) :
Σ vi = − 2
i,gaz
• Tranformation monotherme : transformation
au cours de laquelle le système
n’échange de chaleur qu’avec une
seule source de chaleur.
• Transformation isotherme : transformation
au cours de laquelle le système
garde une température constante, égale
à celle de la source avec laquelle il est
en contact thermique.
piston conducteur de la chaleur
pouvant coulisser sans frottement
paroi
conductrice
de la chaleur
système
en réaction
chimique
milieu extérieur
T ext = C te
p ext = C te
Doc. 12 Schématisation d’un système
chimique évoluant de manière
monobare et monotherme.
APPLICATION 2
Relation entre DrH 0 et DrU 0
À 400 °C = 673 K:
Σ vi . R. T = −11,2 kJ . mol
i,gaz
−1
∆r1U0 (T) = ∆r1H0 (T) − Σ vi . R. T
i,gaz
Dr1U0 (673 K) = − 109,0 + 11,2 = - 97,8 kJ .mol-1 • Pour la réaction (2) :
Σ
i,gaz
Donc :
v i = 0
D r2U 0 (673 K) = ∆ r2H 0 (673 K) = - 104,0 kJ .mol -1
5 Effets thermiques d’une réaction
5.1 Système évoluant de manière monotherme
5.1.1. Système évoluant en réacteur monobare et monotherme
Un système est contenu dans un récipient fermé par un piston mobile sans frottement
dont les parois sont constituées d’un matériau bon conducteur de la chaleur ;
le milieu extérieur garde une température et une pression constantes, T ext et p ext :
il joue le rôle de thermostat et d’un pressostat (doc. 12).
À l’instant origine, on enferme, dans ce récipient, les quantités de matière n 1, n 2,…
des constituants B 1, B 2, … tous à la température T ext. Ces corps sont susceptibles
de réagir selon la réaction chimique d’équation :
0 = Σvi . Bi i
Pendant la durée de la réaction, la température et la pression du système peuvent
varier. Quand l’évolution du système est achevée, l’avancement est passé
de la valeur x1 = 0 à la valeur x2 et le système est à nouveau en équilibre
thermique et mécanique avec le milieu extérieur.
état initial : x 1 T 1 = T ext p 1 = p ext V 1
état final : x 2 T 2 = T ext p 2 = p ext V 2
Appliquons le Premier Principe au système entre ces états ; d’après (15.3) :
∆H 1→2 = H 2 – H 1 = Q p1→2
Pour s’entraîner : ex. 4
H étant une fonction d’état, calculons ∆H 1→2 le long d’un chemin quelconque
à condition que ses extrémités soient les mêmes que celles de la transformation
réelle.