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Thermodynamique chimique 2 (CHIM603_PC)

  • Composante

    UFR Sciences et Montagne

Description

L’intérêt de l’utilisation de la thermodynamique chimique comme outil de prédiction des phénomènes physico-chimiques est présenté au regard du changement climatique et de ses conséquences, ainsi que vis-à-vis des système énergétique (machines thermiques). Grâce aux principales fonctions thermodynamiques (enthalpie, entropie, énergie de Gibbs) et aux différentes lois régissant les équilibres chimiques (Clausius-Clapeyron, Raoult, Henry) il sera possible d’étudier les mélanges simples, réels et les équilibres de phase liquide-gaz.

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Objectifs

  • Savoir choisir la grandeur thermodynamique permettant de décrire un système chimique.
  • Savoir calculer les variations d’une grandeur thermodynamique.
  • Savoir calculer un potentiel chimique quel que soit l’échelle de concentrations.
  • Savoir définir un équilibre chimique.
  • Savoir décrire une solution chimique réelle : concentration, activité, miscibilité
  • Savoir établir un diagramme binaire liquide-vapeur.
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Heures d'enseignement

  • Thermodynamique chimique 2 - CMCours Magistral10,5h
  • TDTravaux Dirigés7,5h
  • TD EFATravaux dirigés - Enseignement favorisant l'autonomie1,5h

Pré-requis obligatoires

Thermochimie 1, CHIM201-PC, du L2 au semestre 3

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Plan du cours

Cours et TD :

I. Rappels : 1er principe, 2d principe, 3ème principe et interprétation moléculaire de l’entropie. Applications au réchauffement climatique, et aux machines thermiques (réfrigérateur, pompe à chaleur).

II. Prévoir les équilibres chimiques grâce à l’énergie de GIBBS et au potentiel chimique.

III. Les mélanges simples : grandeurs molaires partielles. Thermodynamique de mélange.

IV. Les mélanges réels, notion d’activité.

V. Équilibre de phase pour un corps pur : Clausius - Clapeyron

VI. Lois d'équilibre pour les mélanges binaires : Raoult, Henry ; mélanges réels.

VII. Diagrammes d'équilibre liquide-vapeur des mélanges liquides : isotherme, isobare, azéotrope

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Compétences visées

  • Être capable de comprendre le changement climatique d’un point de vue énergétique.
  • Comprendre le fonctionnement d’une machine thermique et calculer son rendement.
  • Prévoir les équilibres chimiques de mélanges idéaux et réels.
  • Interpréter un diagramme d'équilibre liquide-vapeur.
  • Comprendre le principe de la distillation et ses limites dans le cas de la formation d’azéotrope.

TP :

  • Détermination de l'enthalpie d'hydratation du carbonate de sodium. Utilisation d’un modèle illustrant la loi de Clausius, détermination de l’enthalpie d’ébullition de l’eau.
  • Diagramme d'ébullition et de rosée d’un mélange binaire azéotrope.
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Bibliographie

Peter William Atkins, Julio De Paula (2013) Chimie générale.

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