I) INTRODUCTION

Les facteurs ENTHALPIQUE (H) et ENTROPIQUE (S) régissent les phénomènes physico-chimiques et chimiques.

Lors d'une transformation au sens large, des liaisons se défont pour donner lieu à la formation de nouvelles. De telles modifications s'accompagnent de phénomènes énergétiques principalement sous forme d'échanges de chaleur caractérisés par la variation d'enthalpie ( H ) au cours de la réaction.

On distingue les réactions

• exothermique ou libérant de la chaleur (H<0)
• endothermique ou absorbant de la chaleur (H>0)
• athermique sans échanges de chaleur (H=0)

Suivant la nature du phénomène, l'énergie libérée sera plus ou moins élevée. Dans un changement d'état, dans une dissolution, les liaisons concernées sont du type de Van der Waals (interactions électrostatiques) alors que dans une réaction chimique, il s'agit de liaisons chimiques. Par contre, dans un processus mettant en jeu le noyau atomique (phénomènes nucléaires), on touche aux liaisons très fortes qui existent entre les nucléons. Les variations d'enthalpie accompagnant un changement d'état sont 100 fois inférieures à celles accompagnant les réactions chimiques qui elles-mêmes sont un milliard de fois plus faibles que lors d'un phénomène nucléaire.

Comment mesurer ces phénomènes ? Pour cela nous ferons quelques remarques préalables.

• Nous ne considérerons que les phénomènes thermiques
• Dans un système isolé, l'énergie est constante
• Les transferts de chaleur se font du corps chaud vers le corps froid et l'énergie cédée par le corps chaud est égale à celle captée par le corps froid. L'échange s'achève lorsque les deux corps sont à même température.
• Que vaut la chaleur cédée ou captée par un corps ? Elle dépend
  • de la masse du corps (m [kg])
  • de la variation de température (T [°C]) (refroidissement ou échauffement) du corps
    
  • de la nature du corps ou de sa capacité calorifique c ([joule.kg-1.°C-1] )
  • Ce qui correspond à Q = m.c. T en joules

Expérimentalement, la réaction devrait se faire dans un CALORIMETRE c-a-d dans un récipient isolé de l'extérieur. Le comportement thermique du calorimètre doit alors être connu ou préalablement déterminé.
Un des buts de @t home, classe de sciences est de présenter des manipulations aisées à réaliser (matériel simple, peu coûteux, manipulation rapide, ...). Nous avons remplacé le classique calorimètre par un récipient en polystyrène (style tasse de café de fast food). L'isolation est relativement bonne (du moins pour une manipulation rapide) et il est possible de négliger le rôle du calorimètre dans les échanges de chaleur.
Remerciements à la socété King Belgium.


Le schéma ci-dessous représente une bombe calorimétrique

 

II) LIENS

• Un cours complet de thermo (Fr.acc.09/2003)
• La seconde loi de la thermo (Eng.acc.09/2003) sans peine
• Une série de manipulations (Fr.acc.09/2003) sur la thermodynamique et la calorimétrie
• des précisions théoriques (Fr.acc.09/2003) sur la chaleur de réaction, l'enthalpie, la loi de Hess (en français)
• chaleur de combustion du magnésium #1 (Eng.acc.09/2003) (très détaillée) , #2 (Eng.acc.04/2002), #3 (Eng.acc.09/2003) et en photos (Eng.acc.09/2003) , la même manipulation avec Zn et Al (Eng. acc.09/2003)
• et pour en savoir plus sur le magnésium (Eng.acc.09/2003)
• la chaleur de formation de Ca(OH)₂ solide (Eng.acc.09/2003) et la chaleur de neutralisation de NaOH_s par HCl (Eng.acc.09/2003))
• chaleurs de dissolution de différents solides (Eng.acc.09/2003), le NaOH_s (anglais)
• le phénomène d'hydratation (Eng.acc.09/2003)
• Tableau des enthalpies de dissolution (Fr. acc.09/2003) de composés minéraux et organiques
• L'utilisation du Texas Instrument Calculator-based lab (CBL) avec sonde de température dans la détermination de chaleur de dissolution en français (Fr.acc.09/2003) et en anglais (Eng.acc.09/2003)
• simulation (Eng.acc.09/2003) de calorimétrie (applet java)
• Pour en savoir plus sur le sel de cuisine NaCl (Eng.acc.09/2003)