Équilibres entre phases en thermodynamique

Thermodynamique : Les Équilibres entre Phases

La Thermodynamique, du grec « thermos » (chaleur) et « dynamis » (pouvoir, force), est la science de la conservation et de la conversion des formes d'énergie (chaleur – travail). Elle permet de prédire et de contrôler le comportement des systèmes physiques.

Applications Clés de la Thermodynamique

• Définir les échanges d'énergie ou de matière (ex: cycles thermiques des réfrigérateurs).
• Prévoir les conditions d'évolution spontanée d'une réaction (thermochimie).
• Prévoir les conditions d'équilibre des états physiques ou substances chimiques (fondamental pour la synthèse, séparation, purification, traitement thermique des matériaux).

Organisation du Cours (C. Goutaudier)

Ce cours aborde en première partie « Les Équilibres entre Phases ».

Chapitre 1 : Description des Systèmes & Conditions d'Équilibre

• 1.1 – Description des systèmes thermodynamiques
• 1.2 – Potentiel chimique : Concept clé pour l'équilibre.
• 1.3 – La condition d’équilibre : Principe fondamental.
• 1.4 – Variance d’un système à l’équilibre : Nombre de variables intensives qu'on peut changer sans modifier le nombre de phases.
• 1.5 – Le diagramme de phases : Représentation graphique des équilibres.

Chapitre 2 : Équilibres à Corps Pur

• 2.1 – Représentation du diagramme : Visualisation des états d'un corps pur.
• 2.2 – L’équilibre à 2 phases : relation de Clapeyron
  • Équilibre solide-liquide
  • Équilibre liquide-vapeur
  • Équilibre solide-vapeur
• 2.3 – L’équilibre à 3 phases : le point triple : Coexistence stable des trois phases.
• 2.4 – Quelques exemples : Illustrations pratiques.

Chapitre 3 : Équilibres pour les Mélanges

• 3.1 – Représentation du diagramme : Spécificités des mélanges.
• 3.2 – Notion de solution : Composants et interactions.
• 3.3 – La règle du levier : Calcul des proportions de phases.
• 3.4 – Les équilibres liquide-liquide / solide-solide
• 3.5 – Les équilibres liquide-gaz
• 3.6 – Les équilibres solide-liquide
• 3.7 – Terminologie des équilibres à 3 phases : Concepts spécifiques.
• 3.8 – Quelques exemples : Applications concrètes.