Un peu de chimie 

 

Thermodynamique

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1. La thermodynamique est une branche de la physique qui traite de la chaleur et de la température et de leur rapport avec l’énergie et le travail.
2. Elle définit des variables macroscopiques comme l’énergie interne, l’entropie et la pression qui définissent en partie un système.  
3. Elle établit que les comportements de ces variables sont sujets à des contraintes globales qui ne sont pas des propriétés d'un matériau particulier.
4. Ces contraintes générales sont décrites par les quatre lois de la thermodynamique.
5. La thermodynamique décrit le comportement global du corps et non le comportement microscopique d’un grand nombre de constituents microscopiques comme la molécule.
6. Ses lois sont expliquées par la mécanique statistique, en termes de constituants microscopiques.
7. La thermodynamique s'applique à une grande variété de sujets en science et engenierie.
8. Historiquement, la thermodynamique fut développée dans le but d’augmenter l’efficacité et la puissance des machines à vapeur, particulièrement par les travaux du physicien français Nicolas Léonard Sadi Carnot (1824) qui pensait que l’efficience des machines à vapeur était la clé qui pouvait aider la France à gagner les Guerres Napoléoniennes.
9. L’Írlandais Lord Kelvin fut le premier à formuler une définition concise de la thermodynamique en 1854:

« La thermodynamique est le sujet du rapport de la chaleur à la force agissant entre des parties contiguës de corps et le rapport entre la chaleur et l’électricité. ».

10. Initialement, la thermodynamique, appliquée aux machines à vapeur, concernait les propriétés thermiques des matériaux utilisés comme la vapeur dans un effort pour augmenter la puissance des machines.
11. Elle s’est ensuite étendue à l´étude du transfert d’énergie; par exemple, l’étude publiée en 1840 de la chaleur des réactions chimiques par Germain Hess qui ne concernait pas à l’origine explicitement le rapport entre les échanges d’énergie par la chaleur et le travail.
12. De là a évolué la thermodynamique chimique et le rôle de l’entropie dans les réactions chimiques.

 

Thermodynamique chimique

 

1. La thermodynamique chimique est l'étude dans les réactions chimiques de la corrélation entre la chaleur et le travail d'une part et les modifications d'état physique d'autre part.
2. La thermodynamique chimique fait appel non seulement à des mesures de laboratoire de diverses propriétés thermodynamiques, mais aussi à l'application de méthodes mathématiques étudiant des questions chimiques et la spontanéité des processus.
3. La structure de la thermodynamique chimique est basée sur les deux premières lois de la thermodynamique.
4. A partir des première et deuxième lois de la thermodynamique, on peut déduire quatre équations appelées les "équations fondamentales de Gibbs".
5. À partir de celles-ci, une multitude d'équations, concernant les propriétés thermodynamiques des systèmes, peuvent être calculées à l'aide d'un outil mathématique relativement simple.

voir première et deuxième lois de la thermodynamiques

Histoire

1. En 1865, le physicien allemand Rudolf Clausius, dans sa Théorie mécanique de la chaleur, a suggéré que les principes de la thermochimie, par exemple la chaleur dégagée dans les réactions de combustion, pourraient être appliqués aux principes de la thermodynamique.  
2. S'appuyant sur le travail de Clausius, entre les années 1873 à 1876, le physicien mathématique américain Willard Gibbs a publié une série de trois articles, le plus célèbre étant celui sur l'équilibre des substances hétérogènes.
3. Dans ces documents, Gibbs a montré comment les deux premières lois de la thermodynamique peuvent être mesurées graphiquement et mathématiquement pour déterminer à la fois l'équilibre thermodynamique des réactions chimiques et leur tendance à se produire ou à poursuivre.
4. Les documents de Gibbs fournissent la première unification des théorèmes thermodynamiques sur des principes développés par d'autres comme Clausius et Sadi Carnot.
5. Au début du 20ème siècle, deux grandes publications montrèrent l'application avec succès des principes développés par Gibbs à des processus chimiques, et ont donc créé la thermodynamique chimique.
          1. La première était le livre de 1923 " Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances" par Gilbert N. Lewis (1) et Randall Merle.
          2. La seconde était la publication de 1933: " Modern Thermodynamics by the methods of Willard Gibbs" écrite par E.A. Guggenheim.  
6. Lewis, Randall et Guggenheim sont considérés comme les fondateurs de la thermodynamique chimique moderne en raison de la contribution majeure de ces deux livres à l'unification de l'application de la thermodynamique à la chimie.

(1) https://web.archive.org/web/20060117051853/http://gilbert-n-lewis.wikiverse.org/