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Vidéo de question : Comprendre la différence entre la variation d’énergie mesurée et l’énergie totale transférée Chimie

Pourquoi la variation d’énergie mesurée sera-t-elle toujours inférieure à l’énergie totale transférée ? [A] Tous les réactifs ne seront pas complètement utilisés [B] Les thermomètres auront une erreur qui leur est associée [C] L’eau contiendra des impuretés qui absorberont une partie de l’énergie thermique [D] Il y aura toujours une certaine quantité d’énergie thermique perdue dans l’environnement [E] Une partie de l’énergie est détruite pendant la réaction

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Transcription de vidéo

Pourquoi la variation d’énergie mesurée sera-t-elle toujours inférieure à l’énergie totale transférée ? (A) Tous les réactifs ne seront pas complètement utilisés. (B) Les thermomètres auront une erreur qui leur est associée. (C) L’eau contiendra des impuretés qui absorberont une partie de l’énergie thermique. (D) Il y aura toujours une certaine quantité d’énergie thermique perdue dans l’environnement. Ou (E) une partie de l’énergie est détruite pendant la réaction.

Cette question porte sur deux quantités d’énergie différentes : la variation d’énergie que nous mesurons et la variation d’énergie qui est réellement transférée. Lorsque nous supervisons une réaction, nous pouvons mesurer la quantité de chaleur qui est transférée entre le système réactionnel et l’environnement. Pour comprendre cette question, nous devons savoir comment la variation de température est liée à la variation d’énergie.

À titre d’exemple simple, nous pouvons considérer une réaction de neutralisation, où les ions d’hydrogène se combinent avec les ions d’hydroxyde. Lorsque ces ions se combinent pour former une molécule d’eau, de l’énergie est libérée sous forme de chaleur. Cette libération d’énergie augmentera le niveau d’énergie et la température de la substance environnante. Une variation de température implique un transfert d’énergie thermique d’une substance à une autre.

Dans la configuration expérimentale que nous avons dessinée ci-dessus, le thermomètre mesure la température de la solution dans le bécher. Cependant, l’énergie thermique n’est pas seulement transférée à la solution. Il y a une augmentation de la température de la solution, du bécher qui contient la solution, et même de l’air autour du bécher. Si nous ne mesurons que la variation de température de la solution, nous ne prenons pas en compte l’intégralité du transfert d’énergie de ce processus. Le choix de réponse qui correspond le mieux à cette description est le choix (D). Il y aura toujours une certaine quantité d’énergie thermique perdue dans l’environnement.

Nous isolons souvent les réactions pour minimiser cette perte de chaleur afin que la variation d’énergie mesurée soit plus proche de la valeur de l’énergie totale transférée. Cependant, quelle que soit la façon dont nous isolons la réaction, nous ne pourrons pas mesurer la température d’une manière qui tienne compte de toute l’énergie transférée pendant la réaction.

Pour être complet, examinons également les autres choix de réponses. La réponse (A) est incorrecte. Si tous les réactifs ne sont pas complètement utilisés, cela réduira la variation d’énergie mesurée. Mais cela réduira également le transfert d’énergie totale. Cela ne provoquerait pas de variations entre ces deux valeurs. La réponse (B) est également incorrecte. Bien que les thermomètres puissent avoir des erreurs associées, ils sont tout aussi susceptibles de surestimer que de sous-estimer la température. Nous ne pouvons donc pas utiliser ceci comme une raison pour laquelle la variation d’énergie mesurée serait inférieure à la variation d’énergie totale. La réponse (C) est également incorrecte. Un thermomètre placé dans une solution mesurera la variation de température de la solution dans son ensemble, y compris ses impuretés. Donc, notre variation de température mesurée tient compte de l’énergie transférée à ces impuretés. Enfin, le choix (E) est également incorrect, car l’énergie ne peut être ni créée ni détruite. Elle ne peut être transférée ou convertie d’une forme à une autre.

Alors pourquoi la variation d’énergie mesurée sera-t-elle toujours inférieure à l’énergie totale transférée ? Parce qu’il y aura toujours une certaine quantité d’énergie thermique perdue dans l’environnement, le choix (D).

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