Enthalpie

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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 au cours de laquelle celui-ci reçoit ou fournit un travail mécanique.

[modifier] Définition

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 $Q_p \;$ 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 interne

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 $H (U,p,V) \;$

$H = U + pV \;$

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 constante.

Cette propriété est à la base de la calorimétrie à pression constante. Par abus de langage on confond souvent les termes chaleur et enthalpie.

[modifier] Propriétés

L'enthalpie a la dimension d'une énergie, et s'exprime en joules.

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.