Incompréhension d'une formule concernant l'enthalpie de réaction

[invite876467890]

Bonjour à tous les amis, bonjour FuturaS et merci d'être là!

Alors voilà, en passant rapidement la présentation (actuellement en L1 Biologie/Biochimie, après une longue interruption d'une durée de cinq année, passés à charger des carcasses de cochons dans des camion ^^, mais je n'avais encore jamais étudié avec autant de passion alors je ne regrette rien!), je souhaite quelques éclaircissements concernant un exercice sur lequel je travail en cinétique chimique, car j'ai du mal à comprendre une formule.

Dans cet exercice, on souhaite déterminer une l'enthalpie de la réaction de combustion du benzène dans un calorimètre de capacité calorifique 551 J.(°C)-1, sa température s'élevant de 8,60 °C.

- l'équation de la réaction : 2 C6H6 + 15 O2 -----> 12 CO2 + 6 H2O
- la chaleur transférée au calorimètre : q(cal) = 551 x 8,60 = 4,74 kJ
- n(C6H6) = 0,113 / 78,12 = 0,00145 mol

ainsi : ΔH = (2 x 4740) / 0,00145 (1)

Mes problèmes

Il viennent surement du fait que je ne dois pas réussir à faire le lien entre la stoechiométrie de la réaction et le calcul de l'enthalpie (il me semblait qu'elle était simplement due au fait que les valeurs des tables sont calculées pour 1 mole, mais ici ces tables n'interviennent pas), il y a aussi la notion de "une mole de réaction" qui est un peu floue pour moi.

1) J'aurai eu tendance à dire que la valeur de l'enthalpie EST la chaleur transférée au calorimètre, puisque celle ci provient de la réaction et c'est justement ce que l'on cherche.

2) Même en admettant que j'avais faux, il me semble que dans cette formule, on souhaite adapter une valeur qui concerne 2 moles de C6H6 à 0,00145 moles de C6H6, j'aurai donc divisé la valeur initiale (pour 2 moles) par le rapport de (2 mol / 0,00145 mol), ce qui n'est pourtant pas le cas.

Voili voilou, en espérant que tout ça ne soit pas trop long à lire et que l'un(e) de vous pourra me venir en aide, je vous remercie d'avance et souhaite une bonne soirée à ceux qui passeront ce messsage!
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[jeanne08]

Si j'ai bien compris ton enoncé : on brule 0.113 g de benzenz dans un calorimètre de capacité calorifique 551J/K et la température s'élève de 8.6 °C ( ou 8.6K ).La quantité de chaleur fournie au calorimètre est 4740 J
Calculer l'enthalpie de la réaction deltarH de 2C2H6 + O2 -> 12 CO2 + 6H2O

L'abord une enthalpie réactionnelle est relative à une reaction ecrite . Si on ecrit la réaction autrement l'enthalpie n'est plus la même : ainsi si on ecrit C6H6 + 152/O2 -> 6 CO2 + H2O l'enthalpie sera la moitié de la précédente.
L'enthalpie qui accompagne une transformation chimique est deltaH = x * deltarH avec x l'avancement de la réaction c'est à dire le nombre de mol de réaction faite ... tu reconnais là la notion de mol de réaction . deltarH est l'enthalpie réactionnelle en J/mol et x est l'avancement en mol et l'enthalpie deltaH est en J .
Ainsi pour la réaction ecrite 2C6H6 + 15O2 -> 12CO2+6H2O un avancement de x mol a lieu quand on consomme 2x mol de C6H6 avec 15x mol de O2 et que l'on obtient 12x mol de CO2 et 6x mol de H2O . Donc ici tu as consommé 0.00145 mol de benzène donc 2x = 0.00145 mol donc l'avancement est 0.00145/2 et Qp = deltaH = 0.00145/2 * deltarH = 4740 J

[invite876467890]

Hey, merci beaucoup pour ta réponse, j'ai enfin compris la notion de mole de réaction. Cependant j'ai un doute concernant ton dernier calcul : ΔH = 4740 J, j'ai l'impression qu'il ne colle pas, excuse moi si je me trompe.

[invite876467890]

Ah c'est bon, en fait dans ton explication, je crois que tu as mélangé du début à la fin ΔH et ΔrH, mais c'est bon maintenant!

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

on a deltaH = Qp (exprimé en J ) et delta H = x * deltarH avec x en mol et deltarH en J/mol ... quant aux applications numériques je n'ai fait que reprendre tes calculs et je n'ai pas l'enoncé complet de l'exercice.

[invite876467890]

Oui c'est bon c'est impeccable en fait, c'est moi qui m'emmêlais complètement entre ΔH et ΔrH..ce qui m'a troublé, c'est que dans le corrigé du livre, ils écrivent :

q = 4,74 kJ
ΔH = (2 x 4740) / 0,00145 = -6,55 mJ

Alors que, si j'ai bien compris, c'est ΔrH et non pas ΔH.

ΔrH est l'enthalpie de réaction, caractéristique de la réaction dans les CNTP
ΔH est (l'enthalpie?), représentant l'énergie libérée (sou forme de chaleur)

est ce bien ça?

Si c'est ok, il y a une autre chose que je me demande :

Si une réaction exothermique a lieu dans un système fermé, mais avec un piston de telle sorte que la dilatation du gaz du gaz produit lors de cette réaction exerce une force dessus, une partie de l'énergie libérée par la réaction sera dégagée sous forme de chaleur, l'autre sous la forme d'un travail s'exerçant sur le piston.
Qu'est ce qui définit la proportion d'énergie relative à l'une ou l'autre de ces formes? Est-ce en fonction de l'énergie nécessaire pour que le gaz occupe un volume précis, ainsi le surplus est dégagé sous forme de chaleur?

Et, si oui la précédente, si je réitère l'expérience mais en bloquant le piston, je suppose que l'énergie calorifique pourra être libérée, mais que comme la dilatation n'aura pas lieu (ainsi la pression augmente), l'énergie sous forme de travail qui n'aura pas été utilisée reste "emmagasinée" à l'intérieur, jusqu'à ouverture.
Ma question : pourquoi l'énergie cinétique qui n'a pas pu être libérée car il n'y a pas eu de dilatation n'est elle pas convertie sous forme de chaleur?

Je pense au fond que ce que j'ai besoin de savoir, c'est le lien entre l'énergie cinétique et l'énergie (des photons?) pour une particule. Peut il y avoir une conversion entre les deux? Si j'envois un photon sur une particule, le niveau d'énergie ce cette particule augmente d'une valeur égale à celle que représente le photon, mais son énergie cinétique va augmenter aussi, d'ou vient elle?

Désolé si ça s'éloigne un peu de la question initiale, mais des réponses amènent toujours de nouvelles questions ^^ Merci beaucoup en tout cas pour tes précédentes réponses

Cordialement

[jeanne08]

pour répondre à tes deux questions de thermodynamique ... on a la relation deltaH = deltaU = delta(PV)
" si une réaction exothermique a lieu dans un système fermé" ... mais adiabatique ? isotherme ? ... on n' a pas beaucoup de précision ... donc je ne réponds que par des généralités !
- si on opère à pression constante ( donc volume variable ) on a deltaH = Qp et deltaU = Qp + W avec W le travail contre les forces de pression
- si on opère à volume constant on a deltaU = Qv

je ne comprends pas ta question sur la particule ( particule de quoii ?? )

[invite876467890]

"si on opère à pression constante ( donc volume variable ) on a deltaH = Qp et deltaU = Qp + W avec W le travail contre les forces de pression"

Je ne comprends pas : deltaH = deltaU ça revendrai alors à dire que Qp + W = Qp.

En fait, la réaction ne dégage directement que de la chaleur, et W ne dépend que de la pression et du volume? C'est la représentation de l'énergie cinétique que j'ai du mal à me faire, ce n'est pas vraiment un "produit" de la réaction comme l'est la chaleur?

[jeanne08]

faute de frappe et pas de relecture ... mes excuses ... deltaH = deltaU + delta(PV)

[invite876467890]

Très bien merci encore, c'est plus clair maintenant

Le seul concept que j'ai du mal intégrer (mais je devrai peut être aller jeter un coup d'oeil sur d'autres discussions qui ont surement été ouvertes à ce sujet), c'est à propos de l'énergie qui permet à un gaz d'effectuer un travail en se dilatant.
Cette force, ou l'énergie qui permet ce travail, d'ou provient elle? C'est la question que je me pose.

Je me trompe peut être mais pour moi, on conçoit deux types d'énergie :

- sous forme de "paquets" d'énergie : les photons
- l'énergie cinétique, qui concerne un corps en mouvement

Cette énergie cinétique, d'où provient-elle? Est-elle liée à l'énergie sous forme de photons que possède un particule? La transformation d'énergie sous forme de paquets en énergie cinétique est-elle possible? En gros, si je fournis de l'énergie sous forme de photons à une particule, je suppose que sa vitesse et donc son énergie cinétique vont augmenter, mais est-ce une conversion de l'énergie sous forme de photons que nous lui avons fourni?

Désolé, je pars un peu sur un autre sujet , n'hésite pas à me dire si ça t'embète et j'ouvrirai une autre discussion. J'essayais de comprendre au début d'ou provenait l'énergie nécessaire au gaz pour se dilater, et j'en suis venu à me demander si c'était ou non l'énergie sous formes de paquets contenue par les particules de ce gaz qui se convertit en une énergie cinétique..

[jeanne08]

La relation entre thermodynamique et photons ne me parait pas evidente.
Si on chauffe un gaz, sa température augmente, la vitesse de déplacement des molécules ( donc l'energie cinetique) de gaz augmente et la pression, qui est due aux chocs des molecules de gaz sur la paroi, augmente.

[invite876467890]

Restons sur l'exemple du gaz : on le chauffe donc les particules acquirent une certaines énergie, puis on le laisse se refroidir, je suppose que l'énergie calorifique qu'il libère est celle qu'on lui a fournit lors du chauffage, mais est elle inférieure et la différence est ce l'énergie cinétique utilisée par les particules lors de leurs mouvements, collisions..?

[invite876467890]

L’énergie thermique en tant qu’énergie cinétique

L’énergie thermique est une forme d’énergie due à l’énergie cinétique totale des molécules et des atomes qui forment la matière. La relation entre la chaleur, la température et l’énergie cinétique des atomes et des molécules est l’objet de la mécanique statistique et de la thermodynamique.
De nature quantique, l’énergie thermique se transforme en énergie électromagnétique par le phénomène de rayonnement du corps noir.
La chaleur, qui représente un échange d’énergie thermique, est aussi analogue à un travail dans le sens où elle représente une variation de l’énergie interne du système. L’énergie représentée par la chaleur fait directement référence à l’énergie associée à l’agitation moléculaire. La conservation de la chaleur et de l’énergie mécanique est l’objet du premier principe de la thermodynamique.

Wikipédia

Hum, je vais méditer un peu la dessus ^^