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Submitted on 1 Jan 1919
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To cite this version:
A. Boutaric. Sur l’énergie libre et l’hypothèse de Nernst. Radium (Paris), 1919, 11 (11-12), pp.348-356.
�10.1051/radium:019190011011-12034800�. �jpa-00242660�
Sur l’énergie libre et l’hypothèse de Nernst
(Suite et fin).
Par A. BOUTARIC
[Faculté des Sciences de Montpellier, laboratoire de Physique].
CHAP. V.
-Application de l’hypothèse
de Nernst aux systèmes gazeux homogènes.
20.
-Nous nous proposons de reprendre l’appli-
cation qu’a f’aite Nernst de son hypothèse aux sys- tèmes gazeux homogènes, en insistant sur l’extrapo-
lation considérable qu’elle suppose.
Considérons la réaction
se produisant en système condensé, c’est-à-dire par- tant des corps B1, B2,... pris à l’état liquide sous leurs pressions de vapeur respectives à T°, pour aboutir aux corps B’1 B’ 2"" pris également sous leurs pressions de
vapeur à la même température. Nous avons établi au chapitre précédent que la diminution d’énergie libre
entraînée par la réaction est :
K désignant la constante d’équilibre relative à la
réaction effectuée à T° en système gazeux dilué et
C’1 C’2... ci C2.... les concentrations des vapeurs saturées de chacun des constituants.
L’équation (2) n’a un sens que si la température T
est inférieure à la plus faible température critique
des constituants, soit - 242° C., température critique
de l’hydrogène, pour la réaction 2H2, -A- O - 2H2O,
Dans le cas contraire, il n’est pas possible d’envisa-
ger les constituants à l’état de vapeur saturée et les concentrations C ne correspondent à rien de réel. On
sait d’ailleurs que la courbe des densités d’une vapeur
présente une tangente verticale au point critique en
sorte qu’on ne peut l’extrapoler au delà de ce point.
L’équation (2) donne :
Pour les réactions s’effectuant entre systèmes con- densés, l’hypothèse de Nernst indique que l’énergie
libre est de la forme:
mer en fonction des coefficients relatifs à la chaleur interne de vaporisation l des constituants. Si l’on pose :
(5) l = a + bT + cT2 +dT3 +...
l’application de la formule de Clapeyron donne :
la constante d’iatégration i étant caractéristique de la
substance envisagée (constante chi1nique).
On a donc :
les constituants qui ligurent au second membre de l’équation (1) s’introduisent sous le signe E avec le signe +; ceux qui figurent au premier membre s’in- troduisent avec le signe
-.Les chaleurs latentes de vaporisation n’ayant d’exis-
tence réelle qu’au-dessous du point critique, on
retrouve que l’équation (7) n’a de sens que dans les mêmes conditions.
En portant dans (3) les valeurs de A et de RT logp C’1n’1.C’2n’2... C1n1.C2n2... fournies respectivement par les équations (4) et (7) on obtient une première expression de RT loge K:
On peut en obtenir une deuxième à partir de l’iso-
chlore de réaction :
U’ désignant la diminution d"énergie totale dans la réaction homogène portant sur les constituants gazeux
pris à T°. Posons :
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019190011011-12034800
1 désignant une constante d’intégration sur laquelle
les deux lois de la thermodynamique n’indiquent
rien. Jusqu’ici, la seule méthode pour le calcul de 1 était la mesure réelle de K à une température déter-
minée.
L’identification des relations (8) et (11) fournit un
certain nombre de relations parmi lesquelles celle-ci :
1 = E tz2.
Toutefois, l’identification n’est légitime qu’au-
dessous du point critique du constituant le plus
difficilement liquéfiable, c’est-à-dire au-dessous de
. -
2420 C pour le système
2112 + 0’
=2H,O.
Comme la réaction, dans le système gazeux homo-
gène précédent, ne commence à être sensible que
vers 1000° C, un intervalle de 1900° environ sé- pare les températures pour lesquelles la relation est établie de celles auxquelles on l’applique: il faut
admettre, en effet, que l’expression (8) de RTloge K
obtenue au-dessous de
-242o C, est encore valable pour les températures supérieures de 1500 1B 2000° à la précédente. Il y a là, comme on voit, une extrapo- lation singulièrement hardie.
Cuar. VI.
-Remarques sur quelques
formules déduites de l’hypothèse de Nernst.
21.
-Considérons des transformations relatives à des systèmes monovariants pour lesquels on ait
L’équation thermodynamique fondamentale (10), qu’on peut prendre sous la forme
pointu aux hypothèses de ?Scrnst
permet d’établir la forme générale des fonctions t et A. On obtient :
(4) rr
=Uo + BT2 -i- yT3 + ET4 + ...
1. Il semble bien que
cestransformation
-seules pour lesquelles Xernst uit tenté des vér. expérimentales- tales.1
les coefficients i
.liant de la trans- formation envisagée.
Nous désignons constamment par 5, dans 1
la température de transformation, c’est-à-dire
pérature pour laquelle la variation d’énergie libre s’annule.
En augmentant le nombre des termes dans les for- mules (4) et (5) on augmentera également la préci-
sion arce laquelle elles traduisent les données expéri-
mentales. Pratiquement on pourra lt’ plus souvent
limiter ce nombre à deii, ou trois.
Les types d’équations qu’on rencontre générale-
ment sont les suivants:
Nous nous proposons d’envisager ici quelques par- ticularités de ces équations.
22.
-Étude des équations I.
-Considérons les équations (1) :
a) L’application du premier principe de la thermo-
dynamique indique immédiatement que la dérivée (lu
est égale à la différence c
-c’ 1