Dans cette vidéo, on va découvrir ce que sont les fonctions et les variables d'état. Une fonction d'état, c'est une relation qui relie entre elle plusieurs variables d'état. Par exemple, la première fonction d'état qu'on rencontre en général, c'est l'équation des gaz parfaits PV égale nRT.
Ça, ce serait donc la fonction d'état. Et du coup les variables d'état qui sont présentes dans PV égale NRT c'est la pression, le volume, le nombre de môles et la température R est une constante donc ce n'est pas une variable d'état Les variables d'état sont donc des choses qui sont présentes dans PV égale NRT choses qui sont mesurables à notre échelle. Je peux mesurer facilement la pression, le volume, le nombre de môles ou la température avec les outils adéquats. Et ces variables d'état, elles ne sont pas indépendantes les unes des autres puisqu'elles sont reliées par une fonction d'état.
Et ce qui est trop cool avec les fonctions d'état, c'est que la variation d'une fonction d'état ne dépend que de l'état initial et l'état final d'un système. Ça veut dire que si je prends un système qui est dans un certain état initial, par exemple une réaction chimique, et donc de ce côté-ci on aurait les réactifs, et puis après un certain temps ce système s'est transformé et j'ai l'état final qui correspondrait dans le cas d'une réaction chimique au produit, et bien quelle que soit la façon dont le système initial est passé au système final, donc par exemple en prenant le chemin numéro 1 que je mets en rose, ou en prenant le chemin un peu plus biscornu que je mets en bleu, la variation de n'importe quelle fonction d'état entre le système initial et le système final sera exactement la même. Donc si je dis que f est une fonction d'état, je peux dire que delta f, la variation de cette fonction d'état, c'est la différence entre la valeur de f au système final et cette même valeur de f au système initial.
et que cette différence serait exactement la même si j'ai pris le chemin numéro 1 ou si j'ai pris le chemin numéro 2 à quoi ça peut bien servir tout ça ? parfois il y a des chemins un petit peu plus biscornus comme le chemin numéro 2 qui sont difficiles à suivre, on n'arrive pas à bien mesurer comment est-ce qu'on passe par ce chemin-là. Si on arrive à déterminer un chemin beaucoup plus simple, comme le chemin numéro 1, il suffit de regarder comment sont les choses à la fin de ce chemin numéro 1, et on sait comment seront les choses à la fin du chemin numéro 2. vu que c'est uniquement la différence entre le système initial et le système final qui compte. Même si le chemin est super compliqué et super biscornu, c'est pas grave, on peut prendre le même résultat au bout d'un chemin beaucoup plus simple. Pour bien comprendre ce principe, on peut regarder un exemple tout simple.
Imaginons qu'on est en montagne. Voici une magnifique montagne avec un sommet enneigé. Et on veut gravir la montagne avec un copain.
On démarre du même endroit, mais moi je suis super motivée, et donc je vais prendre un chemin relativement direct.... jusqu'au sommet alors que mon copain lui il est plutôt feignasse et donc ce qu'il va faire c'est que pour ne pas faire une trop grosse pente il va faire des zigzags pour petit à petit arriver jusqu'au sommet. Et donc on va se retrouver exactement au même point d'arrivée. Le point d'arrivée c'est donc notre état final et en démarrant du même point de départ qui est notre état initial.
Donc j'ai bien le même point de départ et le même point d'arrivée sans avoir pris le même chemin. Donc pour faire cette montée on a tous les deux dépensé la même énergie. et donc le ΔE va être le même pour moi et mon copain, ça veut dire que l'énergie est bien une fonction d'état. Et donc quelle que soit la manière dont je vais calculer cette énergie, que ce soit pour moi ou mon copain, on va arriver exactement à la même valeur.
Par contre, si je regarde la distance parcourue, ΔD par exemple, on voit très clairement qu'on n'a pas du tout parcouru la même distance. Moi j'ai parcouru beaucoup moins de distance que mon copain, et donc la distance n'est pas une fonction d'état. Donc certaines fonctions ne dépendent pas du chemin parcouru, alors que d'autres dépendent du chemin parcouru. parcouru. Celles qui ne dépendent pas de la façon dont on est arrivé jusqu'à l'état final sont appelées les fonctions d'état.
Celles qui dépendent du chemin qu'on a pris pour arriver à l'état final ne sont pas des fonctions d'état. On va terminer avec une dernière petite distinction. Il existe deux types de variables d'état. Les variables d'état, c'est ce qui est mesurable. On peut avoir des variables d'état qui sont intensives et on peut avoir des variables d'état qui sont extensives.
Une variable d'état intensive, c'est des variables qui ne dépendent pas de la taille du système. ou je peux aussi dire qu'ils sont définis en tous points du système. Par exemple, si je prends un échantillon de matière, je peux mesurer la température en ce point-ci, je peux mesurer la température en ce point-ci. Si mon système est à l'état d'équilibre, alors les deux températures seront les mêmes. Donc la température...
est un exemple de variable d'état intensive. Je peux faire la même chose avec la masse volumique, qui va être la même partout, la pression, qui va être la même partout, ou encore la concentration, par exemple. Toutes ces variables-ci vont être les mêmes, quel que soit l'endroit du système où on les mesure. A l'inverse, les grandeurs extensives dépendent de la taille du système. Si je reprends mon système et que je veux mesurer, par exemple, la masse du système, si je prends l'entièreté du système, j'aurai une certaine masse.
Mais si je prends que la moitié du système, je ne vais pas avoir la même masse. J'aurai une masse qui sera différente. Donc la masse est une grandeur extensive. Et de même que la masse, le nombre de moules ou encore le volume sont des grandeurs qui sont extensives. Ce sont des valeurs qui vont changer si je prends un système qui est plus petit ou plus grand.