La variance

[verdae31]

Bonjour,

A quoi sert concrètement la variance en chimie ?
Pourriez vous me donner des exemples concrets d'applications ?

Merci beaucoup
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[invite720ac287]

Bonjour,

Si mes souvenirs sont bons, la variance en chimie est donnée par la formule V=N - Phi + 2 avec N le nombre de composants, Phi le nombre de phase et 2 correspond aux paramètres de pression et température.

La variance est surtout utilisée en thermo pour savoir quels paramètres (température, pression, composition des phases...) modifier pour que notre materiaux (polymères, métaux,...) soit en équilibre.

Pour comprendre, il faut savoir lire un diagramme de phase... mais n'ayant pas de diagramme de phase sur moi, je ne peux poursuivre mon explication...

Je vais quand même essayer de t'expliquer la formule de la variance.
Prenons le cas de l'eau. On travaille à pression constante (donc je peux enlever un paramètre à la variance : V= N - Phi + 1).
On sait que l'eau est solide à une température inférieure à 0°C et devient liquide au dessus de cette température.

Si nous nous plaçons dans le cas solide, nous avons
un seul composant (eau H20) : N= 1
une seule phase (solide) : Phi = 1
Résultat : V= 1
Interprétation : Puisque nous sommes en présence d'un seul composé, nous savons sa composition (100% H20) donc cette dernière est fixée. Le seul paramètre que nous pouvons modifié pour que l'eau reste solide c'est la température.

C'est la même chose dans le cas liquide.

Maintenant si nous nous plaçons dans le cas où T=0°C.
Nous avons :
1 composant (H20) : N = 1
2 phases (liquide et solide) : Phi = 2
Résultat : V=0
Interprétation : Le système est en équilibre. Aucun paramètre ne peut être modifié pour pouvoir conserver ces deux phases. Si on augmente la température, il redevient liquide. Si on abaisse la température, il redevient solide.

Voilà, j'ai pris un exemple assez simple et j'espère que cela t'a permis de comprendre.
Si quelque chose n'est toujours pas claire, n'hésite pas j'essaierai de te répondre.

Blinki974

[mach3]

Quelques exemples d'utilité de la variance:

théorique:
-lorsqu'on fait des calculs thermo compliqués, il est plutôt sympa d'avoir un moyen simple de vérifier si une différentielle est totale. La variance nous donne rapidement le nombre de variables que doit comporter une différentielle pour être totale.
-On peut déduire de la variance des choses sur "la forme" de l'ensemble des états où un équilibre donné est respecté dans un espace de variable adéquat. Le plus souvent, c'est un espace de composition + température et pression (il y en a plein d'autres possibles, selon le problème et le point de vue que l'on choisit). L'ensemble des états sera un point si la variance est nulle, une courbe si elle est de 1, une surface courbée si elle est de 2, etc...

expérimental:
-si en suspendant un solide dans un solvant à pression et température constante, vous vous retrouvez avec plus d'une phase solide dans la suspension, vous pouvez en déduire que soit vous êtes à une pression ou à une température particulière permettant un équilibre à 3 phases, soit vous êtes hors-équilibre, et le système est en train d'évoluer. C'est très utile pour l'étude du polymorphisme et des solvates.

une dernière chose, il faut rester méfiant avec la formule v=n+2-

elle n'est vraie que dans des cas très généraux. Le mieux est de savoir d'où elle sort, pour savoir vérifier si on est ou pas de ces cas très généraux. La variance peut prendre une forme plus compliquée si il y a de nombreuses réactions entre constituants, ou des symétries (présences de molécules énantiomères)

m@ch3