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286
Réponses
1. Soit la réaction : Na 2 0(s) + H 2 0(/) _, 2 NaOH(s)
a) 6.V = Vfinal -Vjnitial = - 7 , 8 ml
Comme 6. V est négatif, le volume final est plus petit que le volume initial.
b) Pour calculer 6.Usyst• la pression doit être convertie en Pascal et la variation de volume en m 3 :
P= 1atm=1,013 . 1os Pa
6. V= 7,80 ml= 7,80 · 1 o- 3 dm3 = 7,80 . 1 o-6 m 3
Calculons ensuite la variation d'énergie interne pour ce gaz:
6.Hsyst = 6.Usyst + pext · 6. V
6.Usyst = 6.Usyst - pext . 6.V = - 6,53. l 0
4 J - 1,013. l ü5 Pa X 7,80 . 1 o- 6 m3 = - 65 300,8 J = - 65 ,3 kJ
c) 6.Hsyst et 6.Usyst présentent des valeurs très proches. La contribution du travail dans la variation
d'énergie interne (6.Usyst> est très faible par rapport à la quantité de chaleur. 6.Usyst ~ 6.Hsyst pour
les solides et les liquides .
2. a) Soit la réaction de combustion du n-butane : C 4 H 10 (g) + 13/2 0 2 (g) _, 4 C0 2 (g) + 5 H 2 0(/)
À 2 5 °C, la variation du nombre de moles de gaz (6.ngaz> pour cette réaction est de :
4 mol - 7,5 mol= -3, 5 mol
b) Comme 6.Hsyst = 6.Usyst + pext . 6. V, alors 6.Hsyst - 6.Usyst = pext . 6. V
Comme le terme« Pext · 6. V »se rapporte aux substa nces en phase gazeuse, nous pouvons (à
température constante) remplacer ce terme par :
P
· 6. V = f..n
· R·T
ext
gaz
-> 6.H
- 6.U
= R · T · 6.n
= 8 314 J · mo1- 1 · K- 1 x 298, l 5 K x (- 3,5 mol)
syst
syst
gaz
'
6.Hsyst - 6.Usyst = -8 675,9 J = -8,68 kJ
3. Convertissons la pression en Pascal et la variation de volume en m 3 :
4.
P = 2,00 atm= 2,026 · 10 5 Pa
6.V = 5,90 L - 1,40 L = 4 ,50 L = 4,50. 1 o- 3 m3
Le système est isolé : 6.Usyst = 0
Or, 6.U t = q-p
. 6.V=q-2,026· 105Pax4,50· 10-3 m3 -> q = - 9 11 ,7 J
sys
ext
La chaleur est absorbée par le système ; ce qui explique que la température du gaz monte.
Comme c'est la capacité calorifique C 5 qui est donnée dans l' énoncé, nous convertissons les 2,0
litres d'eau en masse, soit 2,0 kg d'eau.
La quantité de chaleur à fournir pour chauffer l'eau de 5 °C à 95 °C (6.T = 95 - 5 = 90 °C ou 90 K)
se calcule grâce à la relation :
q = m · C 5
· 6.T
q = 2 000 g x 4,18J · g-l · K-l x 90 K = 752 400J = 752,4 kJ
Il s'ag it d'un 6. Hsyst et d'un 6.Usyst car l'expé ri ence se déroule à pression constante et en phase
liquide.
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1. Soit la réaction : Na 2 0(s) + H 2 0(/) _, 2 NaOH(s)
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Comme 6. V est négatif, le volume final est plus petit que le volume initial.
b) Pour calculer 6.Usyst• la pression doit être convertie en Pascal et la variation de volume en m 3 :
P= 1atm=1,013 . 1os Pa
6. V= 7,80 ml= 7,80 · 1 o- 3 dm3 = 7,80 . 1 o-6 m 3
Calculons ensuite la variation d'énergie interne pour ce gaz:
6.Hsyst = 6.Usyst + pext · 6. V
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c) 6.Hsyst et 6.Usyst présentent des valeurs très proches. La contribution du travail dans la variation
d'énergie interne (6.Usyst> est très faible par rapport à la quantité de chaleur. 6.Usyst ~ 6.Hsyst pour
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2. a) Soit la réaction de combustion du n-butane : C 4 H 10 (g) + 13/2 0 2 (g) _, 4 C0 2 (g) + 5 H 2 0(/)
À 2 5 °C, la variation du nombre de moles de gaz (6.ngaz> pour cette réaction est de :
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b) Comme 6.Hsyst = 6.Usyst + pext . 6. V, alors 6.Hsyst - 6.Usyst = pext . 6. V
Comme le terme« Pext · 6. V »se rapporte aux substa nces en phase gazeuse, nous pouvons (à
température constante) remplacer ce terme par :
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3. Convertissons la pression en Pascal et la variation de volume en m 3 :
4.
P = 2,00 atm= 2,026 · 10 5 Pa
6.V = 5,90 L - 1,40 L = 4 ,50 L = 4,50. 1 o- 3 m3
Le système est isolé : 6.Usyst = 0
Or, 6.U t = q-p
. 6.V=q-2,026· 105Pax4,50· 10-3 m3 -> q = - 9 11 ,7 J
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La chaleur est absorbée par le système ; ce qui explique que la température du gaz monte.
Comme c'est la capacité calorifique C 5 qui est donnée dans l' énoncé, nous convertissons les 2,0
litres d'eau en masse, soit 2,0 kg d'eau.
La quantité de chaleur à fournir pour chauffer l'eau de 5 °C à 95 °C (6.T = 95 - 5 = 90 °C ou 90 K)
se calcule grâce à la relation :
q = m · C 5
· 6.T
q = 2 000 g x 4,18J · g-l · K-l x 90 K = 752 400J = 752,4 kJ
Il s'ag it d'un 6. Hsyst et d'un 6.Usyst car l'expé ri ence se déroule à pression constante et en phase
liquide.