Thermodynamique Et Thermocinétique

UE1 – Thermodynamique et cinétique chimique : application à la biochimie

I. généralité sur la thermodynamique

Définitions : la thermodynamique constitue une théorie explicative des propriétés des systèmes matériels basés sur l’exploitation de la notion d’énergie. Elle est applicable à tous les domaines dont le vivant malgré sa complexité.

Les systèmes thermodynamique : est fait de l’ensemble des constituants matériels contenus à l’intérieur de frontières parfaitement définies. L’interaction entre un système matériel et l’extérieur dépend des propriétés des frontières qui permettent ou interdisent certains types d’échanges avec l’extérieur (système isolé, fermé, ouvert…).

Système isolé : détaché de l’extérieur, il n’y a pas d’échange avec l’extérieur.

Fermé : imperméable mais c’est déformable, on peu l’écraser et conducteur (de la chaleur, de l’électricité, des rayonnements etc…)

Certains échanges se font d’autres non.

Ouvert : tous les échanges sont possibles.

Variable d’états : c’est ce qui définit de quel état est le système. L’état d’un système matériel peut être décrit par des grandeurs expérimentales. Ces grandeurs ne peuvent varier que par des échanges avec l’extérieur.

Paroi déformable : variation de volume.

Conductrice de chaleur

Variation de la perméabilité à des molécules en fonction de leurs tailles

Variable intensives et extensives

Grandeurs extensives : dimension de quantité : L, V nA etc…

Grandeurs intensives : dimension de qualité : T, P, [] etc…

On considère 2 systèmes, S1 et S2 qui sont strictement identiques aussi bien en ce qui concerne les grandeurs extensives et intensives. On fusion S1 et S2 pour donner 2S.

Les grandeurs extensives vont doublées. L + L = 2L. Ce sont des grandeurs qu’on additionne.

Les grandeurs intensives : la température de 2S : T=T1=T2.

Propriétés des grandeurs

Le quotient de 2 grandeurs extensives est une grandeur intensive.

E/E=I

E.I=E

Une grandeur extensive peut toujours êtres considéré comme une somme de composition partielle. Ext=∑exti

Etat d’équilibre : soit un système matériel, en contact avec l’extérieur (échange), le système matériel va être modifié, va évoluer par échange avec l’extérieur. L’extérieur quant à lui reste immuable.

Il y a un échange puis il y a équilibre entre le système et l’extérieur. A un moment donné il n’y a plus d’échange.

L’état d’équilibre ne dépend pas de l’état initial du système. L’environnement est à l’état d’équilibre, par exemple l’eau de mer ne varie pas.

La température ne dépend pas de la température du thermomètre mais de la température du liquide dans lequel on a plongé le thermomètre.

Transformation implique le passage d’un état initial à un état final, on arrive à un état qui s’appelle l’état d’équilibre ou il ne se passe plus rien.

Transformation réversible, transformation qui se fait par une suite d’état d’équilibre très proche les unes des autres.

Irréversible : changement brute.

II. Premier principe de la thermodynamique :

Energie potentiel des systèmes mécaniques

Les seules transformations consistent en des changements de positions. Dans un système mécanique il y a des changements de positions, il y a des choses qui vont bouger. Exemple :

Déplacement du piston vers l’extérieur. Travail noté dW.

Travail fourni par le système au milieu extérieur donc c’est une perte donc –dW.

- dW=-P.SdL=-dV.P

dW=-PdV

Si on considère dW<0 et la variation d’énergie interne du système :

dU=-PdV

U c’est l’énergie potentiel, c’est une fonction d’état, c’est

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