Thermodynamique
Formules de Thermodynamique
Ensemble des formules fondamentales de la thermodynamique : premier et second principes, transferts thermiques, enthalpie et entropie.
Introduction
La thermodynamique étudie les échanges d'énergie sous forme de travail et de chaleur. Ce formulaire regroupe les expressions du premier principe (conservation de l'énergie), des transferts thermiques, des enthalpies de réaction et des changements d'état. Ces formules sont centrales pour les exercices d'énergie du Bac.
Contenu détaillé
1. Premier principe et transferts thermiques
- •Premier principe : ΔU = W + Q (système fermé)
- •À pression constante : Qp = ΔH (variation d'enthalpie)
- •Transfert thermique : Q = m·c·ΔT (c = capacité thermique massique)
- •Capacité thermique massique de l'eau : c_eau = 4185 J·kg⁻¹·K⁻¹
- •Puissance thermique : P = Q/t = m·c·ΔT/t
2. Enthalpie de réaction et changements d'état
- •Enthalpie de réaction : ΔrH = Σ(ΔfH°produits) - Σ(ΔfH°réactifs)
- •Loi de Hess : ΔrH est indépendant du chemin réactionnel
- •Réaction exothermique : ΔrH < 0, endothermique : ΔrH > 0
- •Enthalpie de fusion de la glace : Lf = 334 kJ/kg
- •Enthalpie de vaporisation de l'eau : Lv = 2260 kJ/kg
3. Gaz parfaits et transformations
- •Équation d'état : PV = nRT (R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹)
- •Loi de Boyle-Mariotte (T cste) : P₁V₁ = P₂V₂
- •Loi de Gay-Lussac (V cste) : P₁/T₁ = P₂/T₂
- •Loi de Charles (P cste) : V₁/T₁ = V₂/T₂
Formules clés
Premier principe
ΔU = W + Q
Transfert thermique
Q = m·c·ΔT
Gaz parfaits
PV = nRT
Enthalpie de réaction
ΔrH = Σ(ΔfH°prod) - Σ(ΔfH°réact)
Loi de Hess
ΔrH = Σ(νᵢ·ΔrHᵢ)
Changement d'état
Q = m·L
Vocabulaire
Énergie interne U : Énergie totale contenue dans le système (agitation thermique + interactions)
Enthalpie H : Fonction d'état H = U + PV, pratique à pression constante
Exothermique : Réaction qui libère de la chaleur (ΔrH < 0), le milieu se réchauffe
Chaleur latente L : Énergie par unité de masse nécessaire pour un changement d'état (J/kg)
Sujets type Bac
- 1Calculer l'enthalpie d'une réaction à partir des enthalpies de formation
- 2Déterminer la température finale d'un mélange par bilan thermique
- 3Appliquer la loi des gaz parfaits pour calculer un volume ou une pression
