TD THERMOCHIMIE ET ATOMISTIQUE

La thermodynamique s’intéresse aux transferts thermiques et de travail. Pour compléter les notions vues au lycée à propos des chaleurs de combustion, de dissolution ou de changement d’états, il est nécessaire de définir un certain nombre de termes.

Définition

Un système est un ensemble d’objets ou de substances qui appartiennent à un domaine de l’espace. Ce qui n’est pas le système constitue le milieu extérieur.

L’ensemble du système et du milieu extérieur constitue l’univers

Etat du système

L’état d’un système est défini à un instant donné ; on peut imaginer que cet état puisse être fixé par une photographie instantanée. On le décrit macroscopiquement au moyen de grandeurs physiques telles que : T, P, n quantité de matière, V… Toutes ces grandeurs sont des variables d’état. Certaines ne sont pas indépendantes les unes des autres mais peuvent être reliées par une ou plusieurs équations d’état

Différents types de systèmes

Selon la nature de la frontière entre le système et le milieu extérieur, on distingue différents systèmes :

- système fermé : il n’échange pas de matière avec l’extérieur ; exemple : réacteur clos.

- système isolé : aucun transfert avec l’extérieur (ni d’énergie, ni de matière) exemple : ampoule scellée (isolée thermiquement), univers

- système ouvert : il échange de la matière et de l’énergie avec l’extérieur ; exemple : une cellule vivante.

- système adiabatique : pas de transfert thermique avec l’extérieur ; exemple : système dans un vase Dewar

Définition d’un gaz parfait

Gaz constitué de particules de dimensions nulles, sans interactions moléculaires.

C’est un état hypothétique et limite vers lequel tendent les gaz réels aux basses pressions et hautes températures. L’équation d’état PV nRT  regroupe les trois lois auxquelles obéissent les GP :

PV = cste loi de compressibilité isotherme (loi de Boyle Mariotte) à T et n fixés
V/T = cste loi de dilatation isobare (loi de Gay-lussac) à P et n fixés
V/n = cste loi d’Avogadro- Ampère ; dans des conditions fixées de température et de pression, le volume molaire d’un gaz est indépendant de la nature de ce gaz.

Dans toutes les applications, les gaz seront considérés comme parfaits.

Communément, on classe les milieux matériels en solides et fluidesCes deux notions, comme beaucoup de notions premières, ne sont pas simples à définir, la difficulté augmente si l'on souhaite, comme tout un chacun, distinguer les liquides et les gaz à l'intérieur de la famille fluide.

Fluide : Tout corps qui se laisse déformer sous l'action de forces minimes; tout corps qui épouse la forme de son contenant.

Solide : Se dit d'un corps dans lequel les molécules sont très rapprochées les unes des autres et vibrent avec une très faible amplitude autour de leur position d'équilibre; qui a de la cohésion, garde une forme relativement constante lorsqu'il n'est pas soumis à des forces extérieures"

Liquide : Tout corps à l'état fluide, pratiquement incompressible, formé de corpuscules (ions ou molécules) soumis à de faibles attractions.

Gaz : Tout corps qui se présente à l'état de fluide expansible et compressible (état gazeux) dans les conditions de température et de pression normales.

LE RÔLE DES TRAVAUX DIRIGÉS :

Les Travaux dirigés ou TD sont une forme d'enseignement qui permet d'appliquer les connaissances apprises pendant les cours théoriques ou d'introduire des notions nouvelles. Les apprenants travaillent individuellement sur des exercices d'application ou de découverte, en présence du professeur, qui intervient pour aider et pour corriger les exercices. Les travaux dirigés se font dans un groupe d'effectif réduit, pour que le professeur puisse aider plus facilement les élèves ou étudiants et adapter ses interventions à leurs difficultés.