Introduction à la Chimie (Français)
Objectifs d’Apprentissage
- Discuter les trois lois de la thermodynamique.
points clés
- la première loi, également connue sous le nom de loi de Conservation de l’énergie, stipule que l’énergie ne peut pas être créée ou détruite dans un système isolé.
- La deuxième loi de la thermodynamique stipule que l’entropie de tout système isolé augmente toujours.,
- La troisième loi de la thermodynamique stipule que l’entropie d’un système s’approche d’une valeur constante lorsque la température s’approche du zéro absolu.
Conditions
- absolu zeroThe température la plus basse qui est théoriquement possible.
- entropyA propriété thermodynamique qui est la mesure de l’énergie thermique d’un système par unité de température qui n’est pas disponible pour faire un travail utile.
système ou Environnement
afin d’éviter toute confusion, les scientifiques discutent des valeurs thermodynamiques en référence à un système et à son environnement., Tout ce qui ne fait pas partie du système constitue son environnement. Le système et les environs sont séparés par une frontière. Par exemple, si le système est une mole d’un gaz dans un récipient, puis la limite est simplement la paroi intérieure du récipient lui-même. Tout ce qui se trouve en dehors de la frontière est considéré comme l’environnement, ce qui inclurait le conteneur lui-même.
la frontière doit être clairement définie, de sorte que l’on peut dire clairement si une partie donnée du monde est dans le système ou dans l’environnement., Si la matière ne peut pas traverser la frontière, alors le système est dit fermé; sinon, il est ouvert. Un système fermé peut encore échanger de l’énergie avec l’environnement à moins que le système ne soit isolé, auquel cas ni la matière ni l’énergie ne peuvent traverser la frontière.,
la première loi de la thermodynamique
La première loi de la thermodynamique, également connue sous le l’énergie, déclare que l’énergie ne peut être ni créée ni détruite; l’énergie ne peut être transférée ou modifiée que d’une forme à une autre. Par exemple, allumer une lumière semble produire de l’énergie; cependant, c’est l’énergie électrique qui est convertie.,
Une façon d’exprimer la première loi de la thermodynamique est que toute modification de l’énergie interne (∆E) d’un système est donnée par la somme de la chaleur (q) qui traverse ses limites et du travail (w) effectué sur le système par l’environnement:
\Delta E = q + w
Cette loi dit qu’il existe deux types de processus, la chaleur et le travail, qui peuvent conduire à une modification de l’énergie interne d’un système., Étant donné que la chaleur et le travail peuvent être mesurés et quantifiés, cela revient à dire que tout changement dans l’énergie d’un système doit entraîner un changement correspondant dans l’énergie de l’environnement extérieur au système. En d’autres termes, l’énergie ne peut être créée ou détruite. Si les flux de chaleur dans un système ou les environs fonctionnent dessus, l’énergie interne augmente et le signe de q et w est positif. Inversement, le flux de chaleur hors du système ou le travail effectué par le système (sur l’environnement) se fera au détriment de l’énergie interne, et q et w seront donc négatifs.,
La Seconde Loi de la Thermodynamique
La seconde loi de la thermodynamique dit que l’entropie de tout système isolé augmente toujours. Les systèmes isolés évoluent spontanément vers l’équilibre thermique—l’état d’entropie maximale du système. Plus simplement: l’entropie de l’univers (l’ultime système isolé) n’augmente et diminue jamais.
Une façon simple de penser à la deuxième loi de la thermodynamique est qu’une pièce, si elle n’est pas nettoyée et rangée, deviendra invariablement plus désordonnée et désordonnée avec le temps – peu importe à quel point on est prudent de la garder propre., Lorsque la chambre est nettoyée, son entropie diminue, mais l’effort pour nettoyer, elle a entraîné une augmentation de l’entropie à l’extérieur de la pièce qui dépasse l’entropie perdu.
La Troisième Loi de la Thermodynamique
La troisième loi de la thermodynamique stipule que l’entropie d’un système à l’approche d’une valeur constante de la température approches du zéro absolu. L’entropie d’un système à zéro absolu est typiquement nulle, et dans tous les cas n’est déterminée que par le nombre d’états fondamentaux différents qu’il possède., Plus précisément, l’entropie d’une substance cristalline pure (ordre parfait) à la température nulle absolue est nulle. Cette affirmation est vraie si le cristal parfait n’a qu’un seul état avec une énergie minimale.