G.P. Questions de cours thermodynamique physique Variation des

G.P. Questions de cours thermodynamique physique
Variation des fonctions d'état:
Pour un système quelconque subissant une transformation quelconque de l'état d'équilibre
i
à l'état d'équilibre
f
(en l'absence de variation d'énergie cinétique macroscopique et de
variation d'énergie potentielle extérieure) :
-exprimer la chaleur reçue par le système si la transformation est à volume constant
(isochore)
-exprimer la chaleur reçue par le système si la transformation est à pression constante
(monobare)
-exprimer le travail reçu par le système si la transformation est adiabatique
-montrer que le travail reçu par le système si la transformation est monotherme vérifie une
inégalité
-montrer que le travail reçu (autre que celui des forces de pression) par le système si la
transformation est monotherme et monobare vérifie une inégalité
Réponse:
Q à volume constant:
U=WQ
(premier principe)
W=−∫
i
f
Pext dV
avec
V=constante
donc:
W=0
QV=UV
(
QV
est la variation d'énergie interne
U
)
Q à pression constante:
U=WQ
(premier principe)
W=−∫
i
f
Pext dV
avec
Pext=constante
W=−Pext V
Q=UPext V
Q=UfPext Vf−UiPext Vi

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avec
Pi=Pext
et
Pf=Pext
Q=UfPfVf−UiPiVi
Q=Hf−Hi
QP= HP
(
QP
est la variation d'enthalpie
H
)
W pour une transformation adiabatique :
U=WQ
(premier principe)
Q=0
donc:
WQ=0=U
W pour une transformation monotherme :
Chaleur pour une transformation monotherme:
dS = Séchange  Scréé
(deuxième principe)
dS =Q
Tfrontière
 Scréé
Q=Tfrontière dS −Tfrontière Scréé
avec:
Tfrontière=Text=constante
Q=Text S−Text Scréé
Q≤Text S
(il y a égalité dans le cas d'une transformation réversible -isotherme-)
Travail pour une transformation monotherme:
U=WQ
(premier principe)
W= U−Text SText Scréé
avec
Ti=Text
et
Tf=Text
W= U−T S Text Scréé
Wmonotherme ≥U−T S T
(il y a égalité dans le cas d'une transformation réversible -isotherme-)

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Wautre pour une transformation monotherme et monobare :
Chaleur pour une transformation monotherme:
Q=Text S−Text Scréé
Q≤Text S
Travail pour une transformation monobare:
W=−Pext VWautre
Premier principe dans le cas étudié:
U=WQ
U=−Pext VWautreText S−Text Scréé
Wautre= UPext V−Text SText Scréé
avec
Pi=Pext
et
Pf=Pext
avec
Ti=Text
et
Tf=Text
Wautre=UPV −T S Text Scréé
on pose:
G=UP V −T S
Wautre≥GT , P
−Wautre≤− GT , P
(le travail, autre que celui des forces de pression, reçu du système par le milieu extérieur, dans une
transformation monotherme et monobare, est inférieur à la diminution d'enthalpie libre)