Spécialité physique-chimie, Première • Exercices corrigés à Montréal

Fiche de révision : aspects énergétiques des transformations (Première)

Ce chapitre ne demande que des additions et des divisions, et pourtant il se perd, parce qu'il ne pardonne ni un signe ni une unité. L'énergie de réaction n'est pas une quantité positive à laquelle on colle un adjectif : son SIGNE est déjà la réponse à la question posée.

Vous trouverez ici les huit erreurs qui coûtent des points en devoir, avec la phrase exacte à écrire pour chacune, l'arbre qui choisit le calcul énergétique selon les données, celui qui équilibre une équation nucléaire, et un chauffe-eau au gaz traité ligne par ligne.

Le fil du chapitre

Rompre une liaison COÛTE de l'énergie, en former en LIBÈRE : c'est cette dissymétrie qui donne le signe de $\Delta_{r}E$ , et ce signe dit dans quel sens l'énergie traverse la frontière du système.

Ce chapitre fait partie de Spécialité physique-chimie en Première

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

Avancement et dosages Fiche

Remonter plus loin : la chaîne complète (4 chapitres) ↓

Le chemin de remédiation, du plus ancien au plus proche. Un élève qui reprend ce chapitre de zéro le reprend dans cet ordre.

1L'atome et la classification périodiqueSeconde
2Molécules, mole et quantité de matièreSeconde
3Équations, avancement et réactif limitantSeconde
4Avancement et dosages

Notions couvertes

Énergie de liaison
Énergie de réaction
Transformation exothermique
Transformation endothermique
Pouvoir calorifique
Capacité thermique massique
Bilan thermique
Rendement énergétique
Transformation nucléaire
Équivalence masse-énergie

L'essentiel

Rompre coûte, former libère

• L'ÉNERGIE DE LIAISON est l'énergie qu'il faut FOURNIR pour rompre une mole de liaisons à l'état gazeux. Elle est donc toujours positive.
• Former une liaison libère exactement la même énergie que sa rupture a coûtée.
• Bilan : $\Delta_{r}E=\sum E_{liaisons\ rompues}-\sum E_{liaisons\ formees}$ .
• $\Delta_{r}E<0$ : la réaction est EXOTHERMIQUE, le système CÈDE de l'énergie au milieu extérieur, qui s'échauffe.
• $\Delta_{r}E>0$ : la réaction est ENDOTHERMIQUE, le système REÇOIT de l'énergie, et le milieu extérieur se refroidit.

Le chemin passe par les atomes isolés : on monte en rompant, ce qui coûte, puis on descend en formant, ce qui libère. Le bilan est la différence des deux, et c'est son signe qui répond à la question.

Le sens du bilan se retrouve sans le mémoriser : si les liaisons formées sont plus solides que celles rompues, on récupère plus qu'on n'a payé, donc $\Delta_{r}E$ est négatif et la réaction chauffe.

Du bilan molaire au pouvoir calorifique

• POUVOIR CALORIFIQUE MASSIQUE : énergie libérée par la combustion d'un kilogramme, en $\mathrm{MJ\cdot kg^{-1}}$ .
• On passe de l'énergie molaire au pouvoir calorifique massique en DIVISANT par la masse molaire : $\dfrac{|\Delta_{r}E|}{M}$ .
• POUVOIR CALORIFIQUE VOLUMIQUE : pouvoir calorifique massique multiplié par la masse volumique, en $\mathrm{MJ\cdot L^{-1}}$ .
• Le classement des combustibles PAR LITRE n'est pas celui PAR KILOGRAMME : le dihydrogène est premier par kilogramme et dernier par litre.
• Un combustible déjà partiellement oxydé, comme l'éthanol, libère moins d'énergie par kilogramme qu'un alcane de taille comparable.

La question du réservoir est toujours une question de volume, celle du transport aérien une question de masse : l'énoncé choisit la grandeur en fonction de l'usage, et c'est cela qu'il faut lire.

Le bilan thermique et le rendement

• $Q=m\,c\,\Delta T$ , avec $m$ en kilogrammes, $c$ en $\mathrm{J\cdot kg^{-1}\cdot K^{-1}}$ et $\Delta T$ en degrés ou en kelvins, indifféremment.
• Pour l'eau liquide, $c=4185\ \mathrm{J\cdot kg^{-1}\cdot K^{-1}}$ , et $1\ \mathrm{L}$ d'eau pèse $1\ \mathrm{kg}$ .
• Une DIFFÉRENCE de températures a la même valeur en degrés Celsius et en kelvins : $\Delta T=45\ \mathrm{^\circ C}=45\ \mathrm{K}$ .
• RENDEMENT $=\dfrac{E_{utile}}{E_{fournie}}$ , sans unité, toujours inférieur à $1$ .
• Pour remonter à l'énergie à FOURNIR, on DIVISE l'énergie utile par le rendement.

Un piège classique : ajouter $273$ à chaque température puis les soustraire. Le résultat est le même, mais le détour ouvre deux occasions d'erreur pour aucun gain.

Le nucléaire, une autre échelle

• Une ÉQUATION NUCLÉAIRE conserve le nombre de NUCLÉONS $A$ et le nombre de CHARGE $Z$ , pas les éléments : les noyaux se transforment.
• Équivalence masse-énergie : $E=m\,c^{2}$ , avec $m$ en kilogrammes, $c=3{,}00\times 10^{8}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ et $E$ en joules.
• Une réaction nucléaire libère environ un MILLION de fois plus d'énergie par kilogramme qu'une combustion.
• En chimie, la conservation de la masse est une excellente approximation, pas une loi exacte : la perte réelle est de l'ordre de $10^{-8}\ \mathrm{g}$ par mole.
• Fission : un noyau lourd se casse. Fusion : deux noyaux légers s'assemblent. Les deux libèrent de l'énergie.

Le facteur $c^{2}$ vaut $9\times 10^{16}$ : c'est lui, et non la masse, qui rend les énergies nucléaires si grandes. Une erreur d'unité sur $c$ change le résultat d'un facteur un million.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Inverser le signe de l'énergie de réaction

2 points, et l'adjectif exothermique ou endothermique qui suit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La réaction libère de l'énergie, donc $\Delta_{r}E>0$ . »

Ce qu'il faut écrire

« Le système CÈDE de l'énergie, donc il en perd : $\Delta_{r}E<0$ et la réaction est EXOTHERMIQUE. Le signe se lit du point de vue du SYSTÈME, jamais de celui du milieu extérieur. »

À gauche les produits sont PLUS BAS que les réactifs : le système a perdu de l'énergie,

\Delta_{r}E

est négatif et la réaction chauffe. À droite c'est l'inverse, et le milieu extérieur se refroidit.

Pourquoi : Toute la thermodynamique se raconte du point de vue du système : ce qu'il reçoit est compté positivement, ce qu'il cède négativement. La même convention servira toute l'année de Terminale.

2. Croire que rompre une liaison libère de l'énergie

2 points, et la justification entière du caractère exothermique

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La combustion casse les liaisons du méthane, ce qui libère de l'énergie. »

Ce qu'il faut écrire

« Rompre une liaison COÛTE toujours de l'énergie. Ce qui en libère, c'est la FORMATION des liaisons des produits, et c'est parce qu'elles sont plus solides que le bilan est négatif. »

Pourquoi : Une liaison est un état stable : la défaire demande de l'énergie, comme séparer deux aimants. L'énergie d'une combustion vient du bilan, pas de la seule rupture.

3. Confondre pouvoir calorifique massique et volumique

toute la question de comparaison, souvent 3 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le dihydrogène est le meilleur combustible par kilogramme, c'est donc le meilleur pour remplir un réservoir. »

Ce qu'il faut écrire

« Par kilogramme, le dihydrogène est premier avec $120\ \mathrm{MJ\cdot kg^{-1}}$ ; mais sa masse volumique est minuscule, donc PAR LITRE il ne donne que $8{,}5\ \mathrm{MJ}$ , loin derrière l'essence à $33\ \mathrm{MJ\cdot L^{-1}}$ . »

Le dihydrogène domine largement à gauche et se retrouve dernier à droite : c'est la masse volumique, et elle seule, qui retourne le classement d'un panneau à l'autre.

Pourquoi : Un réservoir se mesure en litres, un avion se charge en kilogrammes : les deux classements répondent à deux questions différentes, et l'énoncé choisit toujours celle qui piège.

4. Multiplier par le rendement au lieu de diviser

2 points, et la masse de combustible calculée derrière

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Il faut $2{,}82\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ utiles avec un rendement de $0{,}75$ , donc l'énergie à fournir vaut $2{,}82\times 10^{7}\times 0{,}75=2{,}12\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ . »

Ce qu'il faut écrire

« On DIVISE : $\dfrac{2{,}82\times 10^{7}}{0{,}75}=3{,}77\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ . L'énergie à fournir est toujours PLUS GRANDE que l'énergie utile. »

Pourquoi : Le sens physique tranche sans calcul : une partie de l'énergie sera dissipée, donc il faut en fournir davantage. Un résultat inférieur à l'énergie utile est impossible.

5. Convertir une différence de températures en kelvins

2 points, et une énergie sept fois trop grande

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $\Delta T=60-15=45\ \mathrm{^\circ C}$ , soit $45+273=318\ \mathrm{K}$ . »

Ce qu'il faut écrire

« Une DIFFÉRENCE de températures a la même valeur dans les deux échelles : $\Delta T=45\ \mathrm{^\circ C}=45\ \mathrm{K}$ . On n'ajoute $273$ qu'à une température, jamais à un écart. »

Pourquoi : Les deux échelles sont décalées de la même constante : la constante disparaît dans la soustraction. Le vérifier une fois évite l'erreur pour toujours.

6. Équilibrer une équation nucléaire comme une équation chimique

toute la question, souvent 3 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Il y a un uranium à gauche, il doit y avoir un uranium à droite. »

Ce qu'il faut écrire

« Une équation nucléaire conserve $A$ et $Z$ , pas les ÉLÉMENTS : $^{235}_{92}U+^{1}_{0}n\rightarrow ^{94}_{38}Sr+^{140}_{54}Xe+2\,^{1}_{0}n$ , avec $236=94+140+2$ et $92=38+54$ . »

Pourquoi : En chimie, les noyaux sont intacts et les éléments se conservent. En nucléaire, ce sont justement les noyaux qui changent : seules les deux sommes, nucléons et charges, restent.

7. Utiliser la vitesse de la lumière en kilomètres par seconde

1,5 point, et un résultat un million de fois trop petit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $E=m\,c^{2}=1{,}0\times(3{,}00\times 10^{5})^{2}=9{,}0\times 10^{10}\ \mathrm{J}$ . »

Ce qu'il faut écrire

« $c$ doit être en mètres par seconde : $c=3{,}00\times 10^{8}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ , donc $E=1{,}0\times(3{,}00\times 10^{8})^{2}=9{,}0\times 10^{16}\ \mathrm{J}$ . »

Pourquoi : La formule $E=m\,c^{2}$ ne donne des joules qu'avec des kilogrammes et des mètres par seconde. Le carré double l'effet de l'erreur d'unité, d'où le facteur un million.

8. Affirmer que la masse se conserve exactement en chimie

1 point, et la question de culture qui clôt souvent l'exercice

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La masse se conserve rigoureusement dans une transformation chimique. »

Ce qu'il faut écrire

« Elle se conserve à une excellente APPROXIMATION près : l'énergie libérée correspond, par $E=m\,c^{2}$ , à une perte de masse de l'ordre de $10^{-8}\ \mathrm{g}$ par mole, très en dessous de toute balance. »

Pourquoi : La question sert à montrer que la loi de Lavoisier est une approximation, pas un principe. En nucléaire, la même perte devient mesurable parce que les énergies sont un million de fois plus grandes.

Quelle méthode choisir

Quel calcul énergétique selon les données

On regarde ce que l'énoncé fournit et ce qu'il demande : molaire, massique, volumique ou thermique.

Si l'énoncé donne un tableau d'ÉNERGIES DE LIAISON → $\Delta_{r}E=\sum$ rompues $-\sum$ formées, en comptant chaque liaison de chaque molécule

Exemple : quatre $C-H$ et deux $O=O$ rompues contre deux $C=O$ et quatre $O-H$ formées
Si l'énoncé donne une énergie molaire et demande une énergie par kilogramme → diviser par la masse molaire, en pensant à passer les grammes en kilogrammes

Exemple : $890\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ pour $M=16{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$ donnent $55{,}6\ \mathrm{MJ\cdot kg^{-1}}$
Si l'énoncé demande une comparaison PAR LITRE → multiplier le pouvoir calorifique massique par la masse volumique

C'est là que le classement change : toujours refaire le calcul, ne jamais transposer le classement massique.
Si l'énoncé parle d'une eau ou d'un solide qui CHANGE DE TEMPÉRATURE → $Q=m\,c\,\Delta T$ , avec $\Delta T$ identique en degrés et en kelvins

Exemple : $150\ \mathrm{kg}$ d'eau de $15$ à $60\ \mathrm{^\circ C}$ demandent $2{,}82\times 10^{7}\ \mathrm{J}$
Si l'énoncé mentionne un RENDEMENT → diviser l'énergie utile par le rendement pour obtenir l'énergie à fournir

L'énergie à fournir est toujours la plus grande des deux : c'est le contrôle immédiat du sens de l'opération.
Si l'énoncé parle de NOYAUX, de fission ou de fusion → conserver $A$ et $Z$ , puis appliquer $E=m\,c^{2}$ au défaut de masse

Si plusieurs branches semblent convenir, l'UNITÉ de la réponse attendue tranche : des joules pour un bilan thermique, des mégajoules par kilogramme pour un pouvoir calorifique, des kilojoules par mole pour une énergie de réaction.

Équilibrer une équation nucléaire

On écrit les deux sommes, celle des $A$ et celle des $Z$ , de chaque côté de la flèche.

Si il manque une particule à droite → calculer son $A$ par différence des nucléons et son $Z$ par différence des charges, puis l'identifier

Exemple : $A=1$ et $Z=0$ : c'est un neutron $^{1}_{0}n$
Si la particule trouvée a $Z=-1$ et $A=0$ → c'est un ÉLECTRON, donc une radioactivité $\beta^{-}$
Si la particule trouvée a $Z=2$ et $A=4$ → c'est un noyau d'hélium, donc une radioactivité $\alpha$
Si un noyau lourd donne deux noyaux moyens et des neutrons → c'est une FISSION, provoquée par l'absorption d'un neutron

Exemple : $^{235}_{92}U$ bombardé par un neutron
Si deux noyaux légers donnent un noyau plus lourd → c'est une FUSION, la réaction des étoiles

Exemple : deutérium et tritium donnant de l'hélium et un neutron

Le nombre d'ÉLECTRONS n'intervient jamais dans ces équations : on ne raisonne que sur les noyaux. Un $Z$ qui ne tombe pas juste signale presque toujours un électron compté par erreur.

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Calculer une masse de combustible à partir d'un besoin thermique

Quand l'utiliser : L'énoncé donne une masse d'eau à chauffer, un rendement et un pouvoir calorifique, et demande la masse de combustible.

1 Calculer l'énergie UTILE par le bilan thermique : « $Q=m\,c\,\Delta T$ », en précisant que $\Delta T$ vaut autant en degrés qu'en kelvins.
2 Passer à l'énergie à FOURNIR en divisant par le rendement, et dire pourquoi on divise : « une partie de l'énergie est dissipée ».
3 Diviser l'énergie à fournir par le pouvoir calorifique massique pour obtenir la masse de combustible.
4 Vérifier l'homogénéité : des joules divisés par des joules par kilogramme donnent bien des kilogrammes.
5 Conclure par une phrase avec le résultat arrondi au bon nombre de chiffres significatifs.

Phrase de conclusion

Le chauffe-eau doit fournir $Q=2{,}82\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ à l'eau; compte tenu du rendement de $75\ \%$ , il faut lui apporter $3{,}77\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ , ce qui correspond à une masse de méthane de $m=\dfrac{3{,}77\times 10^{7}}{55{,}5\times 10^{6}}=0{,}68\ \mathrm{kg}$ .

Le piège : Diviser directement l'énergie utile par le pouvoir calorifique, en oubliant le rendement. Le résultat est alors trop petit d'un quart, et rien dans les unités ne le signale : seule la relecture de l'énoncé le rattrape.

Barème : 1 point pour le bilan thermique, 1 point pour la division par le rendement justifiée, 1 point pour la masse de combustible, 0,5 point pour l'homogénéité, 0,5 point pour la conclusion chiffrée.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

Le signe et l'adjectif se répondent

Relisez votre conclusion : $\Delta_{r}E$ négatif doit s'accompagner du mot exothermique, positif du mot endothermique. Une phrase qui associe un signe positif à une réaction qui chauffe est fausse.

« $\Delta_{r}E=+890\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ , la combustion est exothermique » : les deux moitiés se contredisent.
L'énergie à fournir dépasse l'énergie utile

Après toute division par un rendement, comparez les deux nombres : celui à fournir doit être le plus grand. Un rapport inversé donne exactement le facteur du rendement en trop.

$2{,}12\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ à fournir pour $2{,}82\times 10^{7}$ utiles : impossible.
Les deux sommes de l'équation nucléaire

Écrivez les deux sommes sous l'équation, celle des nucléons et celle des charges. Tant que les deux lignes ne sont pas égales de part et d'autre, l'équation n'est pas équilibrée.

$236$ à gauche et $234$ à droite : il manque deux neutrons dans les produits.
L'homogénéité du dernier quotient

Vérifiez que les unités du calcul final donnent bien la grandeur demandée : des joules divisés par des joules par kilogramme donnent des kilogrammes, des joules divisés par des joules par mole donnent des moles.

Obtenir des moles quand l'énoncé demande une masse : il manque la multiplication par la masse molaire.

L'exercice type décortiqué

Le chauffe-eau au gaz

Un chauffe-eau au méthane porte $150\ \mathrm{L}$ d'eau de $15\ \mathrm{^\circ C}$ à $60\ \mathrm{^\circ C}$ . Son rendement est de $75\ \%$ . On donne $c_{eau}=4185\ \mathrm{J\cdot kg^{-1}\cdot K^{-1}}$ , la masse volumique de l'eau $\rho=1{,}00\ \mathrm{kg\cdot L^{-1}}$ et le pouvoir calorifique massique du méthane $55{,}5\ \mathrm{MJ\cdot kg^{-1}}$ .

1. Calculer l'énergie à transférer à l'eau. 2. En déduire l'énergie que doit libérer le méthane. 3. Quelle masse de méthane faut-il brûler ? 4. Quelle masse suffirait avec un rendement de $100\ \%$ ? 5. Quelle énergie est dissipée en pure perte ?

Les trois traits sont à la même échelle : la barre du haut est ce que le gaz libère, celle du milieu ce qui arrive vraiment à l'eau, celle du bas la différence, dissipée dans les fumées et les parois.

Étape 1

$m=\rho\,V=1{,}00\times 150=150\ \mathrm{kg}$ et $\Delta T=60-15=45\ \mathrm{^\circ C}=45\ \mathrm{K}$ , donc $Q=m\,c\,\Delta T=150\times 4185\times 45=2{,}82\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ .

Pourquoi

La phrase sur l'égalité des $45$ degrés et des $45$ kelvins vaut un demi-point et ferme le piège avant qu'il ne s'ouvre. Le passage des litres aux kilogrammes se justifie par la masse volumique, il ne se devine pas.

Étape 2

Le rendement vaut $0{,}75$ , donc l'énergie à libérer est $E=\dfrac{Q}{0{,}75}=\dfrac{2{,}82\times 10^{7}}{0{,}75}=3{,}77\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ .

Pourquoi

On DIVISE, et on dit pourquoi : seule une fraction de l'énergie libérée atteint l'eau. Le résultat, plus grand que $Q$ , confirme immédiatement le sens de l'opération.

Étape 3

$m_{gaz}=\dfrac{E}{P_{c}}=\dfrac{3{,}77\times 10^{7}}{55{,}5\times 10^{6}}=0{,}68\ \mathrm{kg}$ , soit environ $680\ \mathrm{g}$ de méthane.

Pourquoi

L'homogénéité se vérifie ici en une ligne : des joules divisés par des joules par kilogramme donnent des kilogrammes. C'est le contrôle qui distingue une division réfléchie d'une division au hasard.

Étape 4

Avec un rendement parfait, $m'=\dfrac{2{,}82\times 10^{7}}{55{,}5\times 10^{6}}=0{,}51\ \mathrm{kg}$ , soit $170\ \mathrm{g}$ de moins.

Pourquoi

La comparaison chiffrée donne du sens au rendement : le quart d'énergie perdu se traduit par un quart de gaz consommé en plus, ce qui est exactement la lecture attendue.

Étape 5

L'énergie dissipée vaut $3{,}77\times 10^{7}-2{,}82\times 10^{7}=9{,}4\times 10^{6}\ \mathrm{J}$ , soit $25\ \%$ de l'énergie libérée.

Pourquoi

On répond par une soustraction ET par un pourcentage : le pourcentage est ce qui permet de comparer cet appareil à un autre, et c'est lui que le barème valorise.

Étape 6

Vérification : $2{,}82\times 10^{7}+9{,}4\times 10^{6}=3{,}76\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ , on retrouve bien l'énergie libérée.

Pourquoi

Le bilan doit boucler : utile plus perdue égale fournie. Ce contrôle attrape toute erreur de rendement, et il ne demande aucune donnée supplémentaire.

Conclusion rédigée

L'eau reçoit $2{,}82\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ ; avec un rendement de $75\ \%$ , le méthane doit en libérer $3{,}77\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ , ce qui demande $0{,}68\ \mathrm{kg}$ de gaz au lieu de $0{,}51\ \mathrm{kg}$ pour un appareil parfait, et $9{,}4\times 10^{6}\ \mathrm{J}$ partent en pure perte.

L'erreur classique sur cet exercice : Multiplier par $0{,}75$ au lieu de diviser : on trouve $2{,}12\times 10^{7}\ \mathrm{J}$ à libérer, donc $0{,}38\ \mathrm{kg}$ de méthane. Le bilan final ne boucle alors plus du tout, puisque l'énergie fournie serait inférieure à l'énergie utile.

À savoir par cœur

• $\Delta_{r}E=\sum$ liaisons ROMPUES $-\sum$ liaisons FORMÉES. Rompre coûte, former libère.
• $\Delta_{r}E<0$ : exothermique, le système cède. $\Delta_{r}E>0$ : endothermique, le système reçoit.
• Pouvoir calorifique volumique = pouvoir calorifique massique multiplié par la masse volumique. Le classement change.
• $Q=m\,c\,\Delta T$ . Une DIFFÉRENCE de températures vaut autant en degrés qu'en kelvins.
• Énergie à fournir = énergie utile DIVISÉE par le rendement. Elle est toujours plus grande.
• Équation nucléaire : conserver $A$ et $Z$ , jamais les éléments. $E=m\,c^{2}$ avec $c=3{,}00\times 10^{8}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ .

Questions fréquentes

Comment savoir si une réaction est exothermique ou endothermique ?

On calcule l'énergie de réaction : somme des énergies des liaisons rompues moins somme de celles des liaisons formées. Si le résultat est négatif, le système cède de l'énergie au milieu extérieur, la réaction est exothermique et elle chauffe. S'il est positif, elle est endothermique et le milieu se refroidit.

Est-ce que rompre une liaison libère de l'énergie ?

Non, l'inverse. Rompre une liaison coûte toujours de l'énergie, exactement autant que sa formation en a libéré. Dans une combustion, l'énergie vient du bilan : les liaisons formées dans le dioxyde de carbone et l'eau sont plus solides que celles rompues, donc on récupère plus qu'on n'a payé.

Pourquoi le dihydrogène est-il mauvais par litre alors qu'il est le meilleur par kilogramme ?

Parce que sa masse volumique est extrêmement faible. Un kilogramme de dihydrogène libère beaucoup d'énergie, mais il occupe un volume énorme. Rapportée au litre, l'énergie disponible tombe très en dessous de celle de l'essence. C'est le problème central du stockage de l'hydrogène.

Faut-il convertir la différence de températures en kelvins ?

Non. Les échelles Celsius et Kelvin sont décalées d'une constante, et cette constante disparaît dans une soustraction. Une différence de quarante-cinq degrés vaut exactement quarante-cinq kelvins. On n'ajoute deux cent soixante-treize qu'à une température, jamais à un écart de températures.

Comment équilibrer une équation nucléaire ?

On conserve deux nombres : le nombre total de nucléons et le nombre total de charges, de part et d'autre de la flèche. Les éléments, eux, ne se conservent pas, puisque ce sont les noyaux qui se transforment. La particule manquante se trouve par différence sur ces deux sommes, puis s'identifie.

Passer à la pratique

Exercices corrigés : Aspects énergétiques des transformations

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

15 exercices corrigés
150 points
225 minutes

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