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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Définition d’enthalpie, diagramme enthalpique et énergie libre

Définition d’enthalpie, diagramme enthalpique et énergie libre

L'enthalpie en thermodynamique est la quantité d'énergie qu'un système peut échanger avec le milieu extérieur. L'enthalpie est également appelée enthalpie absolue ou chaleur de réaction et est représentée par la lettre H.

Telle qu'elle est définie, l'enthalpie elle-même englobe non seulement l' énergie interne du système, mais également l'énergie stockée dans le milieu extérieur du système (environnement).

En bref, l'enthalpie est la somme de l'énergie interne de la matière et du produit de son volume par la pression selon la formule suivante : H = Einterne + P·V.

Cette propriété est une fonction d'état quantifiable. L'enthalpie totale d'un système ne peut pas être mesurée directement. Toutefois, nous pouvons mesurer la capacité à recevoir ou à apporter de l'énergie d'un système.

L'enthalpie d'un système s'exprime en Joules (J) système international de mesures.

Diagramme enthalpique: comment lire un diagramme de Mollier

Le diagramme enthalpique, ou diagramme de Mollier pour l'enthalpie de pression, est la représentation graphique sur un diagramme dans le plan pression / enthalpie des états possibles d'un composé chimique.

Définition d’enthalpie, diagramme enthalpique et énergie libre

C'est dans celui-ci qu'ils sont tracés et généralement étudient les différents systèmes de réfrigération à compression. Il permet de connaître le volume massique du mélange liquide-vapeur, les différents états du fluide frigorigène, et des renseignements concernant le bilan énergétique du cycle d'une installation.

Le diagramme enthalpique est composé de deux axes principaux et de trois zones délimitées par une courbe de saturation.

  • Sur l'axe des ordonnées, la valeur de la pression est enregistrée en (bar) axe gradué sur une échelle logarithmique.

  • Sur l' axe des abscisses, la valeur d'enthalpie en unité de masse est enregistrée en [kJ/kg] ou [kcal/kg].

  • Une courbe de saturation en forme de "U" inversé qui détermine si le composé est dans un état de : liquide sous-refroidi, liquide saturé, mélange liquide-vapeur, vapeur saturée ou vapeur surchauffée.

Enthalpie libre: Énergie libre de Gibbs

L'enthalpie libre (ou énergie libre de Gibbs) est un potentiel thermodynamique, qui donne la condition d'équilibre et de spontanéité pour une réaction chimique (à pression et température constantes).

La deuxième loi de la thermodynamique nous aide à déterminer si un processus sera spontané. D'autre côté, la variation de l'énergie libre de Gibbs sert à prédire si une réaction sera spontanée dans un sens ou dans l'autre (ou en équilibre).

À température et pression constantes, la variation de l'énergie libre de Gibbs est définie comme:

ΔG = ΔH - T·ΔS

Oú:

  • ΔG est la variation de l'énergie libre de Gibbs.

  • ΔH est la variation de l'enthalpie.

  • T est la température.

  • ΔS est la variation d'entropie.

La variation de l'enthalpie libre (G) est liée à la constante d'équilibre (K) d'une réaction chimique. D'un côté, la variation de l'énergie de Gibbs est liée à sa spontanéité. D'autre cotée, la constante d'équilibre (K) est le rapport des concentrations (ou pressions) des produits et des réactifs à l'équilibre.

Le calcul de l'énergie libre est aussi utilisé pour connaître le travail électrique ou mécanique d'un processus. 

Définition d'enthalpie de réaction

L'enthalpie de réaction standard est la variation d'enthalpie associée à une réaction chimique dans des conditions standard sous sa forme la plus stable à la température d'intérêt et à la pression d'état standard. Cette valeur est mesuré en transformations à pression constante.

Sa valeur est négative si elle est associée à une réaction exothermique. Dans ce cas, il indique l'énergie libérée au milieu extérieur. En revanche, la valeur est positive si elle est associée à une réaction endothermique.

Définition d'enthalpie de formation

L'enthalpie standard de formation d'un composé à une température donnée est la variation de la chaleur mise en jeu absorbée ou dégagée lors de la formation d'une quantité de cette substance, dans son état standard.

Tous les éléments dans leur état standard, donc purs sous la forme la plus stable à la température d'intérêt et à la pression de l'état standard, ont zéro comme valeur standard.

Si la réaction pour former le composé est exothermique, la valeur est négative. Au contraire, si la réaction est endothermique, la valeur est positive.

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Date de publication : 19 décembre 2017
Dernier examen : 26 mars 2022