Processus exothermique - Exothermic process

À ne pas confondre avec ectotherme .
Les explosions font partie des réactions exothermiques les plus violentes.

En thermodynamique , le terme processus exothermique (exo- : "à l'extérieur") décrit un processus ou une réaction qui libère de l' énergie du système vers son environnement, généralement sous forme de chaleur , mais aussi sous forme de lumière (par exemple une étincelle, une flamme , ou flash), de l' électricité (par exemple une batterie) ou du son (par exemple, une explosion entendue lors de la combustion d'hydrogène). Son étymologie provient du préfixe grec έξω (exō, qui signifie « vers l'extérieur ») et du mot grec θερμικός (thermikόs, qui signifie « thermique »). Le terme exothermique a été inventé par Marcellin Berthelot .

L'opposé d'un processus exothermique est un processus endothermique , qui absorbe de l'énergie généralement sous forme de chaleur. Le concept est fréquemment appliqué dans les sciences physiques aux réactions chimiques où l' énergie de liaison chimique est convertie en énergie thermique (chaleur).

Deux types de réactions chimiques

Exothermique et endothermique décrivent deux types de réactions chimiques ou de systèmes trouvés dans la nature, comme suit :

Exothermique

Après une réaction exothermique , plus d'énergie a été libérée dans l'environnement qu'elle n'a été absorbée pour initier et maintenir la réaction. Un exemple serait la combustion d'une bougie, dans laquelle la somme des calories produites par la combustion (trouvée en examinant le chauffage radiant de l'environnement et la lumière visible produite, y compris l'augmentation de la température du combustible (cire) lui-même, que l'oxygène convertit en CO 2 chaud et vapeur d'eau) dépasse le nombre de calories absorbées initialement pour allumer la flamme et pour maintenir la flamme (une partie de l'énergie est réabsorbée et utilisée pour fondre, puis vaporiser la cire, etc. mais est largement dépassée par l'énergie libérée dans convertir la double liaison relativement faible de l'oxygène en liaisons plus fortes en CO 2 et H 2 O).

Endothermique

Dans une réaction ou un système endothermique , de l'énergie est prélevée dans l'environnement au cours de la réaction, généralement entraînée par une augmentation d'entropie favorable dans le système. Un exemple de réaction endothermique est une compresse froide de premiers secours, dans laquelle la réaction de deux produits chimiques, ou la dissolution de l'un dans l'autre, nécessite des calories de l'environnement, et la réaction refroidit la poche et l'environnement en absorbant leur chaleur. La production de bois par photosynthèse est un processus endothermique : les arbres absorbent l'énergie rayonnante du soleil et l'utilisent dans des réactions endothermiques telles que la séparation du CO 2 et de l'H 2 O et la recombinaison des atomes pour produire de la cellulose et d'autres produits chimiques organiques, ainsi que de l'O. 2 . Le bois peut ensuite être brûlé dans une cheminée, libérant de manière exothermique l'énergie de l'O 2 sous forme de chaleur et de lumière à leur environnement, par exemple à l'intérieur d'une maison.

Libération d'énergie

Exothermique fait référence à une transformation dans laquelle un système fermé libère de l'énergie (chaleur) dans l'environnement, exprimée par

Q < 0 .

Lorsque la transformation se produit à pression constante et sans échange d'énergie électrique, la chaleur Q est égale à la variation d' enthalpie , c'est-à-dire

H < 0 ,

tandis qu'à volume constant, selon la première loi de la thermodynamique, il est égal au changement d'énergie interne, c'est-à-dire

U = Q + 0 < 0 .

Dans un système adiabatique (c'est-à-dire un système qui n'échange pas de chaleur avec l'environnement), un processus autrement exothermique entraîne une augmentation de la température du système.

Dans les réactions chimiques exothermiques, la chaleur dégagée par la réaction prend la forme d'énergie électromagnétique ou d'énergie cinétique de molécules. La transition des électrons d'un niveau d'énergie quantique à un autre provoque la libération de lumière. Cette lumière est équivalente en énergie à l'énergie de stabilisation de l'énergie de la réaction chimique, c'est-à-dire l'énergie de liaison. Cette lumière libérée peut être absorbée par d'autres molécules en solution pour donner lieu à des translations et des rotations moléculaires, ce qui donne lieu à la compréhension classique de la chaleur. Dans une réaction exothermique, l'énergie nécessaire pour démarrer la réaction est inférieure à l'énergie qui est ensuite libérée, il y a donc une libération nette d'énergie.

Exemples

Une réaction de thermite exothermique utilisant de l'oxyde de fer (III). Les étincelles qui volent vers l'extérieur sont des globules de fer en fusion traînant de la fumée dans leur sillage.

Voici quelques exemples de processus exothermiques :

Implications pour les réactions chimiques

Article principal: réaction exothermique

Les réactions chimiques exothermiques sont généralement plus spontanées que leurs homologues, les réactions endothermiques .

Dans une réaction thermochimique exothermique, la chaleur peut être répertoriée parmi les produits de la réaction.

Distinction entre endotherme et endotherme

Les termes « endothermique » et « endothermique » sont tous deux dérivés du grec ἔνδον endon « dans » et θέρμη Therme « chaleur », mais selon le contexte, ils peuvent avoir des significations très différentes.

En physique, la thermodynamique s'applique aux propriétés physiques de la matière et le terme « endothermique » est utilisé pour décrire une réaction où l'énergie est prise « à l'intérieur » (vs une réaction « exothermique » qui libère de l'énergie « vers l'extérieur »).

En biologie, la thermorégulation est la capacité d'un organisme à maintenir sa température corporelle et le terme « endotherme » désigne un organisme qui peut le faire de « l'intérieur » en utilisant la chaleur dégagée par ses fonctions corporelles internes (vs un « ectotherme » qui repose sur des sources de chaleur externes et environnementales) pour maintenir une température adéquate.

Voir également

Les références

Liens externes