Enthalpie - Définition

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L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la thermodynamique, dont la variation permet d'exprimer la quantité de chaleur mise en jeu pendant la transformation isobare d'un système thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...) au cours de laquelle celui-ci reçoit ou fournit un travail mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...).

Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...)

Considérons une transformation monobare au cours de laquelle le système passe d’un état A à un état B d’équilibres en échangeant de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) Q_p \; et du travail uniquement par l’intermédiaire des forces de pression W_{f,p} \;.

Le premier principe permet d’écrire :

\Delta U = U_B - U_A = Q_p + W_{f,p} \;

U étant la fonction d'état énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...)

À pression constante le travail des forces de pression est égal à :

W_{f,p} = - p \Delta V = - p (V_B - V_A) \;
U_B - U_A = Q_p - p (V_B - V_A) \;

D'où :

Q_p = (U_B + pV_B) - (U_A + pV_A) \;

On définit ainsi une nouvelle fonction d’état, la fonction enthalpie (L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la...) H (U,p,V) \;

H = U + pV \;

Il s’ensuit que :

Q_p = H_B - H_A = \Delta H \;

Par conséquent, à pression constante, la chaleur mise en jeu, qui n’est pas une fonction d’état, devient égale à la variation de la fonction d’état enthalpie H. La variation de cette fonction ne dépend que de l’état final et de l’état initial du système et est indépendante du chemin suivi par la transformation.

C’est l’intérêt de l’application de la fonction enthalpie dans les cas très courants de transformations effectuées à l’air libre, à pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression qu'exerce le mélange gazeux constituant...) constante.

Cette propriété est à la base de la calorimétrie (La calorimétrie est la partie de la thermodynamique qui a pour objet la mesure des quantités de...) à pression constante. Par abus de langage on confond souvent les termes chaleur et enthalpie.

Propriétés

L'enthalpie a la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) d'une énergie, et s'exprime en joules dans le système International.

La propriété mathématique induite pour toute fonction d'état implique que sa différentielle est totale exacte c'est-à-dire qu'elle est égale à la somme des différentielles partielles par rapport à chaque variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...).

Différentielle de l'enthalpie

H = U + pV\;

dH = dU + pdV + Vdp \;

  • Appliquons le premier principe

dU = \delta Q - pdV\;

dH = \delta Q - pdV + pdV + Vdp \ = \delta Q + Vdp \;

  • Appliquons le second principe

\delta Q = TdS \; si la transformation est réversible.

d'où

dH = TdS + Vdp\;

Réaction Isenthalpique

Une réaction isenthalpique est une réaction où l'enthalpie ne varie pas. Un bon exemple est la détente de Joule-Thomson

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