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Enthalpie

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L'enthalpie est la somme de l'énergie nécessaire pour créer un système, appelée énergie interne, et du travail nécessaire pour l'établir. Généralement, ce travail est déterminé par le produit de la pression et du volume du système.

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Mécanismes

Définition

L'enthalpie est une mesure de l'énergie totale d'un système thermodynamique. Elle inclut l'énergie interne du système, qui est l'énergie nécessaire pour créer le système, et l'énergie nécessaire pour lui faire de la place en déplaçant son environnement. En d'autres termes, l'enthalpie prend en compte l'énergie contenue dans le système et l'énergie requise pour déplacer l'environnement afin d'accommoder le système.

L'enthalpie est utilisée pour mesurer les échanges de chaleur dans les processus qui se déroulent à pression constante. Dans de tels processus, le changement d'enthalpie représente directement la chaleur ajoutée ou retirée du système. Elle est également essentielle pour comprendre la dynamique énergétique des réactions chimiques, indiquant si une réaction est exothermique (libère de la chaleur) ou endothermique (absorbe de la chaleur). L'enthalpie décrit les changements d'énergie associés aux transitions de phase, telles que la fusion, l'ébullition ou la sublimation, avec des valeurs spécifiques comme l'enthalpie de fusion pour la fusion.

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Enthalpie

Image

A enthalpie ($H$) fait référence à l'énergie contenue dans un système, incluant toute l'énergie nécessaire pour le créer. Elle est composée de a énergie interne ($U$) et du travail nécessaire pour former le système, représenté comme $pV$ où A pression ($p$) et le volume ($V$) sont impliqués.

Il s'agit d'une fonction de a entropie ($S$) et de a pression ($p$), ce qui permet de l'exprimer comme $H = H(S,p)$, et elle suit la relation mathématique suivante :

$ H = U + p V $

Un article qui peut être considéré comme à l'origine du concept, bien qu'il n'inclue pas la définition du nom, est :

[1] "Memoir on the Motive Power of Heat, Especially as Regards Steam, and on the Mechanical Equivalent of Heat" (Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur, notamment en ce qui concerne la vapeur, et sur l'équivalent mécanique de la chaleur), écrit par Benoît Paul Émile Clapeyron (1834).

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Différentiel d'Enthalpie

Noter

A enthalpie ($H$) explique comment cela se comporte lors de variations de a pression ($p$) et a entropie ($S$), ce qui s'exprime comme suit :



Sous la variation de a pression ($p$), cela se produit avec une pente positive égale à Le volume ($V$).

Sous la variation de a entropie ($S$), cela se produit avec une pente négative égale à A température absolue ($T$).

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Enthalpie et équation d'état à entropie constante

Citation

Le différentiel d'enthalpie ($dH$) est une fonction des variations de a variation d'entropie ($dS$) et a variation de pression ($dp$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à l'entropie à pression constante ($DH_{S,p}$) et a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à la pression à entropie constante ($DH_{p,S}$), exprimée comme suit :

$ dH = DH_{S,p} dS + DH_{p,S} dp $



En la comparant avec l'équation de le différentiel d'enthalpie ($dH$) :

$ dH = T dS + V dp $



on obtient que la pente de a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à la pression à entropie constante ($DH_{p,S}$) par rapport à la variation de le volume ($V$) est :

$ DH_{p,S} = V $

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Enthalpie et équation d'état à pression constante

Exercer

Le différentiel d'enthalpie ($dH$) est une fonction des variations de a variation d'entropie ($dS$) et a variation de pression ($dp$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à l'entropie à pression constante ($DH_{S,p}$) et a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à la pression à entropie constante ($DH_{p,S}$), exprimée comme :

$ dH = DH_{S,p} dS + DH_{p,S} dp $



En comparant cela avec l'équation de le différentiel d'enthalpie ($dH$) :

$ dH = T dS + V dp $



on trouve que la pente de a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à l'entropie à pression constante ($DH_{S,p}$) par rapport à la variation de a température absolue ($T$) est :

$ DH_{S,p} = T $

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Enthalpie et relation de Maxwell

Équation

Étant donné que le différentiel d'enthalpie ($dH$) est un différentiel exact, nous devons noter que a enthalpie ($H$) par rapport à A entropie ($S$) et a pression ($p$) doit être indépendant de l'ordre dans lequel la fonction est dérivée :

$D(DH_{S,p}){p,S}=D(DH{p,S})_{S,p}$



En utilisant la relation entre la pente a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à l'entropie à pression constante ($DH_{S,p}$) et a température absolue ($T$)

$ DH_{S,p} = T $



et la relation entre la pente a dérivée partielle de l'enthalpie par rapport à la pression à entropie constante ($DH_{p,S}$) et le volume ($V$)

$ DH_{p,S} = V $



nous pouvons conclure que :

$ DT_{p,S} = DV_{S,p} $

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