21 Enthalpie
1. EN QUELQUES MOTS…
L’enthalpie est une fonction d’état qui est bien adaptée pour décrire des systèmes soumis à
une transformation monobare où le système est en équilibre avec l’atmosphère dans l’état initial et dans l’état final. L’exemple de la calorimétrie est développé.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
a) Définition de l’enthalpie
c Le système considéré est au repos ; il n’est sensible qu’aux forces de pression. Ce système
est en contact avec une atmosphère à la pression p 0 , le système étant en équilibre avec
l’atmosphère dans l’état initial (I) et dans l’état final (F).
État initial (I) : pression p I = p 0 , volume V I
État final (F) : pression p F = p 0 , volume V F
c Le système subit une transformation monobare à la pression extérieure p 0 .
Le travail échangé avec le milieu extérieur est :
Le transfert thermique avec le milieu extérieur est appelé Q.
c Appliquons le premier principe à ce système (fiche 20) :
p 0 = p I = p F ⇒
⇔
⇔
avec
L’enthalpie H est une grandeur extensive et une fonction d’état, car sa variation ne dépend
que de l’état initial et de l’état final.
b) Expression particulière du premier principe
Un système fermé subit une transformation monobare entre deux états d'équilibre (I) et
(F), le système étant en équilibre avec l’atmosphère dans l’état initial et dans l’état final
(p F = p I = p 0 ). Le travail reçu par le système est la somme du travail des forces de pression
et du travail W’ des autres forces non conservatives.
La variation d'enthalpie du système lors de cette transformation est la somme du transfert
thermique Q et du travail W’ des autres forces non conservatives reçus par le système :
.
c) Capacité thermique à pression constante
Elle est notée
(unité J.K –1 ) ; c’est la dérivée de l’enthalpie par rapport à la température à
pression constante :
.
d) Enthalpie de quelques systèmes simples
c Phases condensées incompressibles et indilatables (solide ou liquide)
Les capacités thermiques à pression constante et à volume constant sont les mêmes : C p ≈ C V = C.
H : enthalpie (J)
U : énergie interne (J)
p : pression du système (Pa)
V : volume du système (m 3 )
Wp VV
=−
−
(
)
0F
I
Δ UU
UQ pV V
II
=−=−
−
(
)
FF 0
UUQp Vp V
II I
FF F
−= −− (
)
Up VU
pV
Q
II I
FF F
+
(
) −+ (
) =
Δ HH
HQ I
=−= F
HU pV
=+
Δ HH
HQ W
=−=+ FI
'
C p
C p
p
H
T
=
∂
∂
⎛
⎝ ⎜
⎞
⎠ ⎟
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1. EN QUELQUES MOTS…
L’enthalpie est une fonction d’état qui est bien adaptée pour décrire des systèmes soumis à
une transformation monobare où le système est en équilibre avec l’atmosphère dans l’état initial et dans l’état final. L’exemple de la calorimétrie est développé.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
a) Définition de l’enthalpie
c Le système considéré est au repos ; il n’est sensible qu’aux forces de pression. Ce système
est en contact avec une atmosphère à la pression p 0 , le système étant en équilibre avec
l’atmosphère dans l’état initial (I) et dans l’état final (F).
État initial (I) : pression p I = p 0 , volume V I
État final (F) : pression p F = p 0 , volume V F
c Le système subit une transformation monobare à la pression extérieure p 0 .
Le travail échangé avec le milieu extérieur est :
Le transfert thermique avec le milieu extérieur est appelé Q.
c Appliquons le premier principe à ce système (fiche 20) :
p 0 = p I = p F ⇒
⇔
⇔
avec
L’enthalpie H est une grandeur extensive et une fonction d’état, car sa variation ne dépend
que de l’état initial et de l’état final.
b) Expression particulière du premier principe
Un système fermé subit une transformation monobare entre deux états d'équilibre (I) et
(F), le système étant en équilibre avec l’atmosphère dans l’état initial et dans l’état final
(p F = p I = p 0 ). Le travail reçu par le système est la somme du travail des forces de pression
et du travail W’ des autres forces non conservatives.
La variation d'enthalpie du système lors de cette transformation est la somme du transfert
thermique Q et du travail W’ des autres forces non conservatives reçus par le système :
.
c) Capacité thermique à pression constante
Elle est notée
(unité J.K –1 ) ; c’est la dérivée de l’enthalpie par rapport à la température à
pression constante :
.
d) Enthalpie de quelques systèmes simples
c Phases condensées incompressibles et indilatables (solide ou liquide)
Les capacités thermiques à pression constante et à volume constant sont les mêmes : C p ≈ C V = C.
H : enthalpie (J)
U : énergie interne (J)
p : pression du système (Pa)
V : volume du système (m 3 )
Wp VV
=−
−
(
)
0F
I
Δ UU
UQ pV V
II
=−=−
−
(
)
FF 0
UUQp Vp V
II I
FF F
−= −− (
)
Up VU
pV
Q
II I
FF F
+
(
) −+ (
) =
Δ HH
HQ I
=−= F
HU pV
=+
Δ HH
HQ W
=−=+ FI
'
C p
C p
p
H
T
=
∂
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⎛
⎝ ⎜
⎞
⎠ ⎟
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