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Prévoir l'état d'un corps pur avec son diagramme d'état (P,T)
Définir une enthalpie de changement d'état et prévoir son signe
Définir \(\Delta_f H^{\circ}\) et calculer \(\Delta_r H^{\circ}\) par la loi de Hess
Identifier une réaction exo / endo / athermique
Exploiter \(Q=m\,c\,\Delta T\) et le pouvoir calorifique d'un combustible

Fiche résumé — Énergie chimique et thermique

Chapitre 10 | Terminale STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Diagramme d'état (P,T)

Plan pression–température, 3 domaines (s, l, g) séparés par 3 courbes :

fusion (s/l), vaporisation (l/g), sublimation (s/g)
Point triple : les 3 états coexistent
Point critique : fin de la vaporisation

Astuce : à P fixée, chauffer = se déplacer vers la droite : s → l → g.

2. Enthalpie de changement d'état

Énergie échangée (à P constante) pour changer d'état, en J·mol⁻¹.

fusion, vaporisation, sublimation → \(\Delta H > 0\) (endothermique)
inverses (solidification…) → \(\Delta H < 0\) (exothermique)

Piège : \(\Delta_{vap}H > 0\) : il faut fournir de l'énergie pour vaporiser.

3. Enthalpie standard de formation

\(\Delta_f H^{\circ}\) : forme 1 mol de composé à partir des corps simples (état standard, \(P^{\circ}=1\) bar). En kJ·mol⁻¹.

Astuce : \(\Delta_f H^{\circ}=0\) pour un corps simple de référence (O₂, C graphite…).

4. Loi de Hess

\(\Delta_r H^{\circ}=\sum\nu\,\Delta_f H^{\circ}(\text{prod.})-\sum\nu\,\Delta_f H^{\circ}(\text{réact.})\)

« Produits − réactifs », chacun × son coefficient \(\nu\).

Piège : ne pas oublier les coefficients stœchiométriques.

5. Caractère thermique

\(\Delta_r H^{\circ} < 0\) → exothermique (libère, le milieu chauffe)
\(\Delta_r H^{\circ} > 0\) → endothermique (absorbe, le milieu refroidit)
\(\Delta_r H^{\circ} \approx 0\) → athermique

6. Chaleur — phase condensée

\(Q = m\,c\,\Delta T = C\,\Delta T\)

\(Q\) en J, \(m\) en kg, \(\Delta T\) en K (ou °C), \(c\) en J·kg⁻¹·K⁻¹. Eau : \(c=4185\).

Piège : valable seulement sans changement d'état.

7. Pouvoir calorifique

Énergie libérée par la combustion complète d'une unité de combustible : en J·kg⁻¹ (solide/liquide) ou J·m⁻³ (gaz).

\(E = PC \times m\qquad;\qquad PC_{\text{mesuré}}=\dfrac{Q}{m_{comb}}=\dfrac{m_{eau}\,c_{eau}\,\Delta T}{m_{comb}}\)

Comparer des combustibles : plus \(PC\) est grand, plus il dégage d'énergie par unité brûlée. Ordres de grandeur : bois ≈ 15, charbon ≈ 30, fioul ≈ 42, gaz naturel ≈ 50, H₂ ≈ 120 (MJ·kg⁻¹).

Mesure : la valeur expérimentale est plus faible que la théorique à cause des pertes thermiques.

Exemple type

Combustion du méthane : \(\text{CH}_4+2\,\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})\).
\(\Delta_r H^{\circ}=[-394+2(-286)]-[-75]=-891\ \text{kJ·mol}^{-1} < 0\) → exothermique.
Par kg : \(PC=891/(16\times10^{-3})\approx56\ \text{MJ·kg}^{-1}\).