"O
O
c
3
Q
"t H
O
rsl
(5)
x:
D I
CL
O
U
5.9 Une enceinte de volume V^= 100 L sous une pression P, = 1 atm, à 25 °C est occupée par un
gaz parfait. Le gaz est comprimé de façon isotherme selon deux protocoles irréversibles. Pour le
premier, la pression passe de manière instantanée à la valeur P^= 100 atm. Le second se fait en
deux étapes, passage instantané de P^ à la pression P2 = 50 atm ensuite, passage instantané de Pj
à Py Calculer et discuter le travail de compression reçu par le système selon les deux protocoles.
Calculer les volumes pour les différentes pressions.
5.10 Partant d’un gaz supposé parfait avec n = 4,09 moles à 298 K et sous p, = 100 atm, nous
réalisons sa détente dans des conditions isothermes jusqu’à une pression finale pj = 1 atm, selon
deux protocoles. Le premier se fait dans des conditions réversibles, avec une détente très lente
qui approche des conditions d’équilibre. Le second se fait irréversiblement avec une détente brutale. Calculer et comparer le travail fourni par le système pour les deux protocoles.
5.11 Connaissant les enthalpies standard de formation suivantes ;
A ,//,V (C O ;,g )= -3 9 3 ,l kJ-m or',
(CH„ g ) = - 74,4 k J■ mo|-'
A,/7,V (HjO, g) = -2 4 l,6 kJ-moP'
ainsi que l’enthalpie standard de la réaction chimique
COj (g) + 4H2 (g) ^ CH4 (g) -f- 2H,0 (g), A^//298k (réaction) = - 164,5 kJ • mol“'
et
en déduire
l’enthalpie standard de formation de H2,
(^25 g)5.12 Avec l’enthalpie standard de formation AfZ/jggK (CO, g)= - 110,4 kJ • mol“' et les données
de l’exercice précédant, calculer l’enthalpie standard de réaction de :
CO (g) -h 3H2 (g) ^ CH4 (g) + H2O (g)
5.13
a) Calculer l’enthalpie standard molaire (par mole) de formation de la vapeur d’eau H2O
(g) à 298 K, connaissant l’enthalpie standard de formation de l’eau liquide H2O (1) à 298 K
^ / ^ 29S K ( ^ 20, 0 “ ~ 285,6 kJ • mol“' et l’enthalpie standard de vaporisation de H2O (1) à 298 K
(H20,1) = 44 kJ -mor'b) Calculer l’enthalpie standard de formation de la vapeur d’eau à 398 K, connaissant les capacités calorifiques à pression constante :
•Cp(H2O,g)=30,l J mol“' K“',
•Cp(H2,g)=29,3 J-mol“' K“',
•Cp(02,g ) = 25,5 J-mol“' - K“'.
5.14
a) Calculer la variation d’énergie interne associée à la fusion d’une mole d’eau H2O (s) à 0 °C
et sous 1 atm. On donne l’enthalpie standard de fusion
(H2O, s)= 6 kJ • mol“' et les
volumes molaires (volume occupé par une mole d’eau dans l’état précisé) de 19,6 • 10“^ m^- mol“'
pour la glace et de 18 • 10"^ m^ ■ mol“' pour l’eau liquide.
b) Refaire le même calcul pour la vaporisation de l’eau H2O (1) à 100 °C sous 1 atm. On donne
alors l’enthalpie standard de vaporisation
(H20,1) = 40,6 kJ • mol“' et le volume molaire
de 3,06 • 10“^ m^ • mol“' pour la vapeur d’eau.
5.15 Une mole de gaz parfait passe d’un état initial /2,, V,, 7", à un état final y?,, V2, T2. Dans le
cas d’un chauffage à volume constant (on note
la capacité calorifique) suivi d’une détente,
soit dans le vide, soit contre une pression extérieur/?2, calculer, dans les deux cas, q, w et AU.
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5.9 Une enceinte de volume V^= 100 L sous une pression P, = 1 atm, à 25 °C est occupée par un
gaz parfait. Le gaz est comprimé de façon isotherme selon deux protocoles irréversibles. Pour le
premier, la pression passe de manière instantanée à la valeur P^= 100 atm. Le second se fait en
deux étapes, passage instantané de P^ à la pression P2 = 50 atm ensuite, passage instantané de Pj
à Py Calculer et discuter le travail de compression reçu par le système selon les deux protocoles.
Calculer les volumes pour les différentes pressions.
5.10 Partant d’un gaz supposé parfait avec n = 4,09 moles à 298 K et sous p, = 100 atm, nous
réalisons sa détente dans des conditions isothermes jusqu’à une pression finale pj = 1 atm, selon
deux protocoles. Le premier se fait dans des conditions réversibles, avec une détente très lente
qui approche des conditions d’équilibre. Le second se fait irréversiblement avec une détente brutale. Calculer et comparer le travail fourni par le système pour les deux protocoles.
5.11 Connaissant les enthalpies standard de formation suivantes ;
A ,//,V (C O ;,g )= -3 9 3 ,l kJ-m or',
(CH„ g ) = - 74,4 k J■ mo|-'
A,/7,V (HjO, g) = -2 4 l,6 kJ-moP'
ainsi que l’enthalpie standard de la réaction chimique
COj (g) + 4H2 (g) ^ CH4 (g) -f- 2H,0 (g), A^//298k (réaction) = - 164,5 kJ • mol“'
et
en déduire
l’enthalpie standard de formation de H2,
(^25 g)5.12 Avec l’enthalpie standard de formation AfZ/jggK (CO, g)= - 110,4 kJ • mol“' et les données
de l’exercice précédant, calculer l’enthalpie standard de réaction de :
CO (g) -h 3H2 (g) ^ CH4 (g) + H2O (g)
5.13
a) Calculer l’enthalpie standard molaire (par mole) de formation de la vapeur d’eau H2O
(g) à 298 K, connaissant l’enthalpie standard de formation de l’eau liquide H2O (1) à 298 K
^ / ^ 29S K ( ^ 20, 0 “ ~ 285,6 kJ • mol“' et l’enthalpie standard de vaporisation de H2O (1) à 298 K
(H20,1) = 44 kJ -mor'b) Calculer l’enthalpie standard de formation de la vapeur d’eau à 398 K, connaissant les capacités calorifiques à pression constante :
•Cp(H2O,g)=30,l J mol“' K“',
•Cp(H2,g)=29,3 J-mol“' K“',
•Cp(02,g ) = 25,5 J-mol“' - K“'.
5.14
a) Calculer la variation d’énergie interne associée à la fusion d’une mole d’eau H2O (s) à 0 °C
et sous 1 atm. On donne l’enthalpie standard de fusion
(H2O, s)= 6 kJ • mol“' et les
volumes molaires (volume occupé par une mole d’eau dans l’état précisé) de 19,6 • 10“^ m^- mol“'
pour la glace et de 18 • 10"^ m^ ■ mol“' pour l’eau liquide.
b) Refaire le même calcul pour la vaporisation de l’eau H2O (1) à 100 °C sous 1 atm. On donne
alors l’enthalpie standard de vaporisation
(H20,1) = 40,6 kJ • mol“' et le volume molaire
de 3,06 • 10“^ m^ • mol“' pour la vapeur d’eau.
5.15 Une mole de gaz parfait passe d’un état initial /2,, V,, 7", à un état final y?,, V2, T2. Dans le
cas d’un chauffage à volume constant (on note
la capacité calorifique) suivi d’une détente,
soit dans le vide, soit contre une pression extérieur/?2, calculer, dans les deux cas, q, w et AU.
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