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Thermodynamique Chimique
Disponible
Pages 268
Dimensions 16*23,5
Publication 2022-05-26
Éditeur —
Papier : 1 200.00 DA
Numérique: 600.00 DA
Cet ouvrage de thermodynamique chimique s’adresse tout particulièrement aux étudiants de toutes les filières de chimie du cycle LMD. Toutefois, les étudiants des écoles polytechniques et d’ingénieurs qui suivent des études d’un niveau similaire y trouveront les bases permettant de comprendre la thermodynamique chimique. Il nous a donc paru souhaitable et indispensable d’enrichir les connaissances des étudiants, en leur proposant ce livre comme un outil de travail réellement utile et efficace. Il est constitué de huit chapitres qui présente des notions essentielles de bases et fondamentales de thermodynamique chimique, d’une manière efficace et très simple à la compréhension de ce cours. Ce dernier est épaulé à la fin de chaque chapitre, par un recueil d’exercices d’application avec solution détaillée qui permettent aux lecteurs une meilleure compréhension et une très bonne maitrise de ce cours. Toutes suggestions et critiques adressées à propose de ce recueil seront reçues avec plaisir et intérêt.
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AVANT-PROPOS 03
Sommaire 05
Chapitre 1 : Notions préliminaires ou notions fondamentales de la thermodynamique
I- Introduction 12
II- Grandeurs Fondamentales 12
II-1- Température et échelles thermométriques 12
II-2- Principe du thermomètre 13
II-3- Pression 15
II-4- Volume 16
II-5- Travail (W) 17
II-6- Chaleur (Q) 19
Exercices 21
Solutions 23
Chapitre 2 : Propriétés des substances pures 31
I- Tension de vapeur d’un corps pur (solide ou liquide)
I-1- Comportement des suibstances pures en fonction de : P, V et T
I-2- Température de fusion ou de solidification 35
I-3- Point triple 35
I-4- Variables indépendantes d’une substance pure 40
II- Equation de Clapeyron 41
II- 1- Vaporisation 42
II- 2- Sublimation 43
II- 3- Fusion 43
III- Equation d’état d’un fluide 45
III-1- Coefficients thermoélastiques d’un fluide (𝛼, 𝛽 𝑒𝑡 𝜒) 45
III-2- Gaz parfait 46
III-3- Mélange de Gaz parfaits 47
III-4- Loi de Dalton 47
IV- Règle des phases 47
IV-1- Absence de réactions chimiques 47
IV-2- Systèmes réactionnels
Exercices 50
Solutions 54
Chapitre 3 : Théorie cinétique des gaz 67
I- Force de collision et quantité de mouvement
I-1- Calcul de la pression d’un gaz I-2- Vitesses moléculaires 71
II- Collisions intermoléculaires 74
II-1- Cas d’un gaz unique II-2- Libre parcours moyen (𝜆)
II-3- Remarque importante 77
III- Equipartition de l’énergie 78
III-1- Remarques 78
III-2- Enoncé du principe de l’équipartition 68
Exercices 81
Solutions 82
Chapitre 4 : Gaz réels 83
I- Interactions moléculaires 84
II- Facteur de compressibilité (z)
III- Faible écart à la perfection
III-1- Equation du viriel 87
IV- Principe des états correspondants
IV-1- Définition des états correspondants
IV-2- Etats correspondants 92
IV-3- Théorème des états correspondants
IV-4- Diagramme généralisé 𝑍 = 𝑓(𝑇 𝑟, 𝑃 𝑟)
IV-5- Conséquences 93
V- Equations d’états 94
V-1- Equation de Van-Der-Waals (V.D.W) – (1873)
V-2- Equation de Van-Der-Waals en coordonnées réduites
VI- Autres équations d’états 98
VI-1- Equation de Berthelot 98
VI-2- Equation de Redlich-Kwong (R.K) 86
Exercices
Solutions 102
Chapitre 5 : Fonctions thermodynamiques ou fonctions issues du second principe
I- Energie libre ou fonction de HELMOTS (f)
II- Enthalpie Libre Ou Fonction De GIBBS (G)
III- Cas des transformations irréversibles
IV- Relations de gibbs-helmots 116
V- Variation de (g) en fonction de (t) et (p)
VI- Relations thermodynamiques et équations de maxwell
VI-1- Relations thermodynamiques 119
VI-2- Relations de Maxwell 120
VI-3- Variation de (U) avec le volume à la température constante
VI-4- Variation de (H) avec la pression à la température constante
VI-5- Expression de (dU) et (dH) en fonction de (dT,dP,dV)
VI-6- Variation de (CP et CV) en fonction de (V et P)
VII-Critères d’évolution d’un système physico-chimique monophasique
VIII- Critères d’équilibres dans un système hétérogène ferme
VIII-1- Equilibre entre phases 125
IX- Potentiel chimique des gaz parfaits et réels
IX-1- Etat standard des gaz parfaits (GP)
IX-2- Etat standard des gaz réels (GR)
IX-3- Potentiel chimique (µ) d’un gaz parfait (GP)
IX-4- Potentiel chimique (µ) d’un gaz parfait (GP) dans un mélange de gaz parfaits
IX-5- Potentiel chimique (µ) d’un gaz réel (GR) pur : Notion de fugacité (f)
IX-6- Relation entre fugacité (f) et pression (P) 130
Exercices 132
Solutions 135
Chapitre 6 : Etude des mélanges simples 149
I- Introduction 150
II- Critères d’évolution dans un système hétérogène ferme
II-1- Généralisation – Equations différentielles 150
III- Propriétés molaires partielles
III-1- Approche expérimentale 155
III-2- Interprétation graphique 156
III-3- Définition 157
III-4- Généralisation 159
III-5- Identité d’EULER pour les fonctions homogènes 160
III-6- Relation de Gibbs-Duhem 161
III-7- Relation de entre (𝑏) et (𝑏𝑖) 163
III-8- Généralisation de la relation Gibbs-Duhem 165
III-9- Relations Générales entre les propriétés molaires partielles 165
IV- Les mélanges gazeux 166
IV-1- Mélange parfait de gaz parfait 166
IV-2- Mélange gazeux réel 167
Exercices 169
Solutions 171
Chapitre 7 : Potentiel chimique des mélanges et des solutions 177
I- Equilibre entre phases 178
II- Expression du potentiel chimique des constituants gazeux
II-1- Potentiel chimique (𝜇∗) d’un gaz parfait (GP) II-2- Potentiel chimique (𝜇𝑖
∗) d’un gaz parfait dans un mélange de gaz parfaits
II-3- Potentiel chimique (𝜇) d’un gaz réel (GR) – Notion de fugacité (𝑓)
II-4- Potentiel chimique (𝜇𝑖) d’un gaz réel dans un mélange de gaz réels
II-5- Potentiel chimique en phase condensée III- Potentiel Chimique Dans Les Liquides III-1- Solutions idéales (SI) 189
III-2- Solutions réelles (SR) 190
III-3- Activité (𝑎) et coefficient d’activité (ɤ𝑖)
IV- Potentiel chimique du constituant soluté d’une solution
IV-1- Potentiel chimique en fonction de la concentration (𝐶𝑖)
IV-2- Potentiel chimique en fonction de la molalité (𝑚𝑖)
IV-3- Potentiel chimique en fonction de la fraction molaire (𝑥𝑖)
V- Grandeurs de mélange 196
V-1- Grandeurs molaires de mélange
V-2- Grandeurs molaires partielles de mélange 194
V-3- Relation de Gibbs-Duhem 197
V-4- Sens physique 194
A- Grandeurs de mélange : système gazeux idéal – (page 72
A-1- Notion d’enthalpie libre de mélange (Δ𝐺𝑚é𝑙𝑎𝑛𝑔𝑒)
A-2- Notion d’entropie de mélange (Δ𝑆𝑚é𝑙𝑎𝑛𝑔𝑒)
A-3- Notion d’enthalpie de mélange (Δ𝐻𝑚é𝑙𝑎𝑛𝑔𝑒)
A-4- Représentation graphique des grandeurs de mélange d’un système gazeux idéal
b- Grandeurs de mélange : milieu liquide idéal – (page 73) 199
c- grandeurs de mélange : mélange réel – (page 73) 200
VI- Grandeurs D’excès 200
VI-1- Enthalpie libre d’excès de mélange (Δ𝐺𝑒𝑥𝑐è𝑠) 202
VI-2- Enthalpie d’excès de mélange (Δ𝐻𝑒𝑥𝑐è𝑠) 204
A - Volume d’excès de mélange (Δ𝑉𝑒𝑥𝑐è𝑠) 204
B - Entropie d’excès de mélange (Δ𝑆𝑒𝑥𝑐è𝑠) 204
C - Modèle : Solution régulière 205
d- Modèle : Solution athermique 206
e- Modèle : Solution irrégulière 208
Modèle de Margules 208
Modèle de Van-Laar 209
Exercices 211
Solutions
Chapitre 8 : Equilibres chimiques 231
I- Définition 232
I-1- Réactions complètes – Réactions incomplètes
I-2- Etude expérimentale d’une réaction incomplète : Réaction réversible
I-3- Equilibre homogène – Equilibre hétérogène – Phase
II- Constante d’équilibre 235
II-1- La loi de Guldberg et Waage ou loi d’action des masses
II-2- Relation entre les différentes constantes d’équilibre
II-3- Variation de la constante d’équilibre avec la température
III- les facteurs d’équilibre 243
III-1- Principe de LE CHATELIER et conséquences
IV- Aspect complémentaire de l’étude des équilibres IV-1- Coefficient de dissociation (𝛼)
IV-2- Rendement d’une réaction équilibrée
Exercices 250
Solutions 253
Références bibliographiques
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