13.17 Entropie de réaction
185
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
(9) Ce résultat, rapproché de la valeur de Q’ tot permet d’évaluer l’économie d’énergie réalisée,
sans qu’il soit nécessaire de calculer la quantité de méthane requise pour produire dans ces
conditions 1 t de BaO : là où il fallait fournir 3,32.10 5 J, il suffit d’en fournir 3,11.10 5 J.
On économise donc (3,32 J – 3,11 J) 10 5 ϭ 2,1.10 4 J, ce qui représente
(2,1.10 4 J / 3,32.10 5 J) ϫ 100 ϭ 6,3 %
Évaluation du résultat : en définitive, l’économie d’énergie est assez modeste. Quelles sont
les raisons qui permettent de les comprendre ?
Tout d’abord, le chauffage du carbonate de 293 à 900 K (sur lequel on cherche à faire des économies) ne représente que le quart environ de l’énergie à fournir, le reste étant l’enthalpie de la
réaction (endothermique) qu’on ne peut modifier.
D’autre part, il est significatif de comparer la capacité calorifique du carbonate
(86,93 JK –1 mol –1 ϩ 48,97 JK –1 mol –1 T) et celle du dioxyde de carbone (44,16 JK –1 mol –1 ϩ
9,04.10 –3 JK –1 mol –1 T). Celle du carbonate est plus forte et, de surcroît, augmente beaucoup plus
vite avec la température. Un fort refroidissement de CO 2 ne peut apporter qu’un faible échauffement du carbonate (CO 2 se refroidit de 400 °C alors que le carbonate ne s’échauffe que de 200 °C
environ), et le chauffage du carbonate qui reste à réaliser (de 491 à 900 K) exige une chaleur
importante, en raison de l’augmentation de C p avec la température ; en définitive, on n’économise
que 2/7 environ de la chaleur à fournir pour le chauffage (hors enthalpie de réaction).
Entropie de réaction
Exercice 13.17
Il est possible, en prenant certaines précautions, de refroidir de l’eau audessous de 0 °C sans qu’elle se congèle ; on dit qu’elle est en surfusion (cela
se produit en particulier dans les nuages). Mais une cause minime (une vibration, une particule solide tombant dans cette eau) peut faire cesser brusquement cet état de faux équilibre, et provoquer la solidification spontanée et très
rapide de l’eau en glace.
Montrez, en calculant la variation d’enthalpie libre qui accompagne la solidification isotherme d’eau refroidie à – 10 °C, que cette transformation est en
effet spontanée.
Solution
Une transformation spontanée se fait avec une diminution d’enthalpie libre.
Pour vérifier la spontanéité de la solidification d’eau liquide à – 10 °C, il faut donc évaluer la
variation d’enthalpie libre accompagnant cette transformation.
À partir des données, on peut évaluer l’enthalpie et l’entropie de solidification d’une mole d’eau
à 273 K :
⌬ sol
(H 2 O, 273 K) ϭ – ⌬ fus
(H 2 O, 273 K) ϭ – 6 kJ.mol –1
Remarque : le calcul de la quantité de méthane nécessaire (5,5’) repose sur l’hypothèse simplificatrice que la totalité de sa chaleur de combustion est transférée au
carbonate de baryum, à 900 K.
6
H m
o
H m
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
(9) Ce résultat, rapproché de la valeur de Q’ tot permet d’évaluer l’économie d’énergie réalisée,
sans qu’il soit nécessaire de calculer la quantité de méthane requise pour produire dans ces
conditions 1 t de BaO : là où il fallait fournir 3,32.10 5 J, il suffit d’en fournir 3,11.10 5 J.
On économise donc (3,32 J – 3,11 J) 10 5 ϭ 2,1.10 4 J, ce qui représente
(2,1.10 4 J / 3,32.10 5 J) ϫ 100 ϭ 6,3 %
Évaluation du résultat : en définitive, l’économie d’énergie est assez modeste. Quelles sont
les raisons qui permettent de les comprendre ?
Tout d’abord, le chauffage du carbonate de 293 à 900 K (sur lequel on cherche à faire des économies) ne représente que le quart environ de l’énergie à fournir, le reste étant l’enthalpie de la
réaction (endothermique) qu’on ne peut modifier.
D’autre part, il est significatif de comparer la capacité calorifique du carbonate
(86,93 JK –1 mol –1 ϩ 48,97 JK –1 mol –1 T) et celle du dioxyde de carbone (44,16 JK –1 mol –1 ϩ
9,04.10 –3 JK –1 mol –1 T). Celle du carbonate est plus forte et, de surcroît, augmente beaucoup plus
vite avec la température. Un fort refroidissement de CO 2 ne peut apporter qu’un faible échauffement du carbonate (CO 2 se refroidit de 400 °C alors que le carbonate ne s’échauffe que de 200 °C
environ), et le chauffage du carbonate qui reste à réaliser (de 491 à 900 K) exige une chaleur
importante, en raison de l’augmentation de C p avec la température ; en définitive, on n’économise
que 2/7 environ de la chaleur à fournir pour le chauffage (hors enthalpie de réaction).
Entropie de réaction
Exercice 13.17
Il est possible, en prenant certaines précautions, de refroidir de l’eau audessous de 0 °C sans qu’elle se congèle ; on dit qu’elle est en surfusion (cela
se produit en particulier dans les nuages). Mais une cause minime (une vibration, une particule solide tombant dans cette eau) peut faire cesser brusquement cet état de faux équilibre, et provoquer la solidification spontanée et très
rapide de l’eau en glace.
Montrez, en calculant la variation d’enthalpie libre qui accompagne la solidification isotherme d’eau refroidie à – 10 °C, que cette transformation est en
effet spontanée.
Solution
Une transformation spontanée se fait avec une diminution d’enthalpie libre.
Pour vérifier la spontanéité de la solidification d’eau liquide à – 10 °C, il faut donc évaluer la
variation d’enthalpie libre accompagnant cette transformation.
À partir des données, on peut évaluer l’enthalpie et l’entropie de solidification d’une mole d’eau
à 273 K :
⌬ sol
(H 2 O, 273 K) ϭ – ⌬ fus
(H 2 O, 273 K) ϭ – 6 kJ.mol –1
Remarque : le calcul de la quantité de méthane nécessaire (5,5’) repose sur l’hypothèse simplificatrice que la totalité de sa chaleur de combustion est transférée au
carbonate de baryum, à 900 K.
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