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Problème en thermodynamique
Bonsoir, je suis nouveau sur le forum et j'ai besoin de votre aide pour ce devoir de maison qui me propose beaucoup de problèmes. Son énoncé est le suivant :
1) Une mole d'eau passe de l'état liquide à l'état vapeur(P= 1 bar et T = 100°C).
1.1) Mq le volume molaire de l'eau à l'état liquide est négligeable devant celui de
l'eau à l'état vapeur à 100°C.
1.2) Quel est le travail mécanique effectué?
2) Calculer la variation d'enthalpie(DH) et d'energie interne(DU) de 990g d'eau se vaporisant à 100°C.
3)Calculer l'enthalpie standard de formation de l'eau à l'état liquide à 25°C. En déduire la chaleur de formation de l'eau à l'état liquide à volume constant à 25°C.
Données :
-Masse volumique de l'eau liquide = 1g/cm3
-Lv = 2250 J/g (chaleur latente de vaporisation à 100°C)
-Enthalpie de vaporisation de l'eau à 25°C : DvH°=2445 J/g
-Enthalpie standard de formation de l'eau à l'état gazeux à 25°C :
DfH° = -241,8 kJ/mol
On considère la vapeur d'eau comme un gaz parfait.
Il y a encore d'autres questions mais je pense pouvoir m'en sortir si je suis orienté sur les questions 2) et 3).
Pour la 1re question, voici mes réponses :
1.1) Pour le démontrer, je calcule le volume de l'eau à l'état gazeux(état final) en utilisant la formule des gaz parfaits qui est : PV = nRT où ici n = 1 et R la cste.
Ainsi : V = 0,31 m3 soit 31 Litres.
Ensuite le volume de l'eau à l'état liquide qui est selon moi en vous épargnant les détails Veau = 18 cm3 soit 18e-6 Litres ce qui est je trouve négligeable.
1.2) En utilisant mes résultats précédents, je conclus que le travail W = 31Kj/mol.
Aucune idée concernant les autres questions.
Veuillez pardonner mon ignorance 
Merci d'avance pour vos orientations.
N.B : Je viens de finir le cours alors je vous prie d'être indulgents et pardonnez moi pour mon message si long.
Bonjour
Quel est le travail mécanique effectué?
Cette question est mal posée car beaucoup trop vague... S'il s'agit du travail des forces extérieures de pression s'exerçant sur le système constitué d'une mole d'eau, ce travail ne peut qu'être négatif puisque le changement d'état, si j'ai bien compris l'énoncé, est assimilé à une transformation isobare, isotherme au cours de laquelle le volume augmente...
Bonsoir Vanoise, le travail est effectivement négatif et cela est une erreur de ma part.
Cependant, pensez vous que mon raisonnement tient la route pour la question 1.1) et concernant les questions 2 et 3 pouvez-vous m'orienter s'il vous plaît.
Merci de votre réponse.
Je viens de m'apercevoir d'une erreur dans mon 1er post au niveau de ma réponse à la question 1.1.
Ce n'est pas V = 0,31 m3 mais plutôt V = 0,031 m3.
En tenant compte de mon message précédent, le travail des forces de pression extérieures agissant sur le système constitué d'une mole d'eau est :
En assimilant la vapeur saturante à un gaz parfait :
Le travail massique reçue par l'eau lors de sa vaporisation est ainsi :
La chaleur latente massique de vaporisation de l'eau est l'enthalpie massique de vaporisation. La variation d'enthalpie lors de la vaporisation de m = 990g d'eau liquide à 100°C est ainsi :
Puisque le changement d'état s'effectue à pression fixe : . La variation d'énergie interne est donc :
Pour la question 3), il faut raisonner sur le fait que l'enthalpie et l'énergie interne sont deux fonctions d'état puis sur le fait qu'une quantité de chaleur reçue (au sens algébrique du terme) de manière isochore est la variation d'énergie interne du système : . Je te laisse réfléchir et proposer une solution...
Merci de votre aide vanoise et désolé de répondre aussi tardivement.
Je ne sais cependant pas d'où provient la formule de la variation de l'enthalpie dont vous faites mention car je ne l'ai pas dans mon cours. Cela est peut-être dû à mon inexpérience.
Aussi, j'aurais besoin de votre aide encore une fois pour lire les données de mon exercice que j'ai oublié de mentionner dans mon premier post.
Données : Capacités calorifiques(J/mol/K) :
H2(g) : 27,7 + 3,4.10-3T
O2(g) : 28,3 + 2,54.10-3T
H2O(g) : 34,4 + 0,63.10-3T
Comme déjà écrit, la chaleur latente massique de vaporisation de l'eau est l'enthalpie massique de vaporisation ; elle est parfois notée 
vH° avec un indice pour préciser s'il s'agit de la quantité massique ou de la quantité molaire.
Pour la 3) on peut envisager les transformations successives suivantes dans les conditions standard :
Avec n = 1mol :
La transformation directe :
correspond à une variation d'enthalpie : puisque l'enthalpie est une fonction d'état.
En simplifiant par n, on obtient :
J'ai choisi de raisonner sur les quantités molaires plutôt que massiques... L'énoncé n'est pas très clair sur le sujet. Il n'est pas non plus très cohérent sur les nombres de chiffres significatifs fournis...
Tu as dû démontrer en cours la relation entre le produit RT, une enthalpie standard de réaction et une entropie standard de réaction. Appliquée à la réaction :
cela donne :
Or : représente la chaleur molaire standard de formation de l'eau liquide à 25°C.
Les capacités calorifiques molaires isobares sont probablement utiles dans d'autres questions où intervient la loi de Kirchhoff sur l'influence de la température sur une enthalpie standard de réaction.
Je te laisse réfléchir à tout cela...
Merci vanoise pour votre aide qui m'a permis de mieux comprendre les enthalpies.
La suite de l'exercice demandait de déterminer l'énergie de liaison O - H avec pour données : El(O=O) = 620,4 ; El(H-H) = 436 en Kj.mol-1
où j'ai trouvé que El(O-H) = 494 Kj.mol-1
Cependant, existe-t-il une autre manière (autre que celle utilisée dans ce cas) de déterminer les enthalpies de formation d'un corps à un état donné ?
Bonsoir
Oui
Entre autres: des méthodes calorimetriques permettent la mesure des enthalpies ou des énergies internes des réactions de formation. Par exemple ici: on peut mesurer l'énergie interne de formation de l'eau à l'aide d'une bombe calorimetrique . Tu devrais obtenir plus de renseignements sur le net à ce sujet.
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