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Niveau école ingénieur
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Fonction Enthalpie libre (exemples de réactions,transformations)

Posté par
blau
14-11-09 à 19:54

Bonjour,
Je bute sur un exercice (j'ai pourtant la correction...) dans lequel je ne suis pas très sûr de moi, c'est surtout la justification qui m'interesse. Ca me permetterais de voir des applications concrètes de la fonction d'état G.

En fait je dois dire si G est positif, négatif ou nul et on me dit que je peux justifier mes réponses à l'aide de ces 3 formules.
dG = VdP - SdT + W'rev
dG = (G / P) dP +(G / T) dT +(G / ) d
G = W'irrev - TScrée

J'ai les cas suivant à étudier (je vous fournis aussi les réponses)

Charge réversible d'une batterie d'accumulateur     G>0
Compression isotherme réversible d'un gaz parfait   G>0
Détente isotherme réversible d'un gaz parfait       G<0
Mélange à pression totale constante de 2 gaz        G<0
Explosion d'un mélange tonnant                      G<0
Fusion de la glace à 0°C sous 1atm                  G=0
Condensation de la vapeur d'eau à 100°C sous 1atm   G=0

J'espere que vous arriverez à me donner une explication claire car je mouline un peu, je me suis inventé ma propre méthode mais elle n'est pas très catholique...

Merci!

Posté par
alfred15
re : Fonction Enthalpie libre (exemples de réactions,transformat 14-11-09 à 23:57

Bonsoir,

en fait ce qu'il faut déjà savoir pour être sûr de sa réponse (au delà d'une justification plus catholique) c'est que le signe de \Delta G rend compte de la spontanéité d'une réaction (négatif : spontanée dans le sens considéré, positif : spontanée dans le sens indirect, nul : système à l'équilibre)

1) et 2) : réactions non spontanées évidemment
3) 4) et 5) : réactions spontanées (également évident)
6) et 7) : système à l'équilibre (exemple de l'eau liquide + glace à 0°C et 1 atm : sans apport de chaleur, le système est équilibré et n'évoluera pas : quantités de matière respectives aux 2 états inchangées)

Sinon, je vais noter a) b) et c) les 3 formules
1) apport de travail électrique : utilisation de a) avec P et T constant (logique) : il reste dG=dW'rev >0

2) utilisation de a) isotherme : dT = 0, compression : travail des forces autres que de pression nul (là j'ai un gros doute) dW'rev=0 : il reste dG = VdP > 0

3) Détente isotherme, a) : idem dG = VdP < 0

4) utilisation de c) : W'irrev = 0 (pas de travail), mais un mélange correpond toujours à une création d'entropie dScrée > 0(comment le justifier proprement, je ne sais pas...) : dG = -T dScrée < 0

5) Joker ...

6) et 7) utilisation de a) : changement d'état isotherme et isobare et pas d'apport de travail (le système est abandonné seul) dG = 0

Mes dires sont à prendre avec précaution. La thermo est pour moi une matière que je redécouvre à chaque fois  que je m'y penche et elle cache toujours pour moi quelques subtilités. Je demande l'avis d'autres physik-îliens

A+

Vincent

Posté par
blau
re : Fonction Enthalpie libre (exemples de réactions,transformat 15-11-09 à 11:29

Merci beaucoup, maintenant c'est plus clair.
Pour la 5) je pense que j'utiliserais la 3eme formule puisque la transformation est irréversible et car l'entropie va nécessairement augmenter (création de d'un sacré désordre^^).
Sinon, à propos des travaux. Si on a W c'est le travail des forces de pression et si c'est W' ce sont les autres travaux (électriques,etc...), c'est bien ça?
Et W'rev et W'irrev, ca correspond à quoi exactement? A la base je pensais que si une transformation était réversible W'rev était forcément positif et de même pour W'irrev si la transformation était irréversible. Mais à priori ce n'est pas ça^^
Avec ce que tu m'a expliqué tout est maintenant très clair mais si je pouvais juste avoir un tout petit éclairssissement sur cette dernière notion, ce serait parfait...

Merci!

Posté par
alfred15
re : Fonction Enthalpie libre (exemples de réactions,transformat 15-11-09 à 12:05

Dans les notations "classiques" de thermo, W : tous les travaux (pression et autres) et W' : tous les travaux sauf pression.

Pour W'rev et W'irrev, je vais botter en touche. Je me débrouille toujours pour ne pas avoir à faire intervenir ce genre de notation dans mes équations,  car je ne les trouve pas clair.
En fait dans une transformation, \Delta G ne dépend pas du chemin suivi (G est une fonction d'état). Ce n'est pas le cas des échanges de travail et de chaleur qui eux en dépendent. On peut toujours se débrouiller je crois pour faire les calculs sur des chemins différents du chemin réellement suivi et donc transformer des travaux en Wrev et Wirrev

... mais là je suis bien conscient que je ne t'aide pas du tout au contraire

Je fais donc appel à une bonne âme thermodynamicienne pour venir t'épauler

A+

Vincent

Posté par
blau
re : Fonction Enthalpie libre (exemples de réactions,transformat 16-11-09 à 21:05

De toute façon merci beaucoup vous m'avez beaucoup aidé!



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