Thermodynamique
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La thermodynamique est une branche de la chimie. C'est la science qui étudie la manière dont l'énergie sous toutes ses formes se comporte entre tous ses supports. En pratique, c'est grâce à la thermodynamique que l'on peut savoir si une réaction sera spontanée avant de l'avoir expérimentée.
C'est aussi la science des grands systèmes (plutôt un litre d'eau que quelques milliers de molécules) et de la transition entre deux états d'équilibre.
Il faut noter que si le formalisme de la thermodynamique est compliqué, les calculs mathématiques à faire sont relativement simples, utilisant le plus souvent les quatres opérations de bases et des équations à une inconnue[1].
Sommaire |
[modifier] Principes
La thermodynamique est basée sur des principes, c'est-à-dire des affirmations (postulats) non démontrées mais dont les conséquences logiques sont observables.
[modifier] Premier principe
L'énergie se conserve. Dans un système isolé, quelles que soient les réactions qui s'y déroulent, l'énergie totale du système ne varie pas.
[modifier] Second principe
L'entropie ne peut qu'augmenter. Ainsi, même dans un système isolé, une partie de l'énergie se dissipera sous forme d'entropie.
[modifier] Notions
[modifier] L'équilibre
L'état d'équilibre est défini comme une apparence d'immobilité d'un système : on a l'impression qu'il ne s'y passe rien de mesurable. C'est ce qui permet de dire qu'aucune réaction n'a commencé ou que toutes les réactions possibles se sont finies.
Article à lire : équilibre.
[modifier] Le travail
Le travail est une forme d'énergie. C'est le fait qu'on puisse tirer un travail mécanique à partir d'une réaction chimique. C'est ce qui se passe dans le moteur d'une voiture ! Le travail est alors une valeur algébrique
[modifier] La chaleur
La chaleur est la forme d'énergie dont on ne tire pas de travail : cette énergie va changer la température du système. La chaleur est une valeur algébrique.
[modifier] La température
La température d'un système définit son état d'équilibre. Une réaction qui est spontanée à une température ne le sera pas forcément à une autre. Par exemple : de l'eau sous forme de glaçon, si on la place à 20°C va redevenir liquide spontanément. Mais le même glaçon placé à -10°C restera solide : sa liquéfaction ne sera pas spontanée.
[modifier] L'activité
Une réaction chimique n'est spontanée que si l'activité des corps concernés est adaptée. Cette notion est en général remplacée par la concentration d'un soluté ou la pression d'un gaz. Par exemple : de l'eau sous forme liquide va avoir tendance à s'évaporer si elle est dans un environnement sec. Mais si l'air est saturé en humidité, l'eau liquide ne s'évaporera pas : la présence d'une forte pression de vapeur d'eau va ralentir ou empêcher la réaction d'évaporation.
[modifier] Notes
- ↑ Donc du niveau de la fin du collège. Par contre, les démonstrations utilisent des dérivées partielles, qui elles ne sont abordées qu'au lycée.
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