perte de matiere dans une reaction exothermique?
gdm
libérant l'energie E? cette perte de matiere correspondrait-elle alors a
m=E/c2 ?
--
gdm
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Lucero
> Existe-t-il une perte de matiere lors d'une reaction chimique exothermique
> libérant l'energie E? cette perte de matiere correspondrait-elle alors a
> m=E/c2 ?
La chaleur est provoquée par la différence d'énergie entre les liaisons
chimiques nouvellement formées et celles qu'il a fallu rompre (l'énergie
potentielle d'interaction a globalement diminuée).
Par rapport à E=mc², oui... la masse du système, une fois la chaleur
évacuée, a diminué.
rpla...@univ-montp2.fr
Lucero a écrit :
> Par rapport à E=mc², oui... la masse du système, une fois la chaleur
> évacuée, a diminué.
Tu es sur que l'énergie chimique à un rapport avec l'énergie de
masse ??
Lorsqu'un électron change de niveau d'énergie autour du noyau, ceci
est correlé à une changement de masse de la molécule ? Je n'ai
jamais entendu parlé de ça (mais peut-être est-ce issu des théories
quantiques relativistes, que je ne connais pas).
Et pourquoi "une fois la chaleur évacuée" ? La encore, je ne vois pas
le rapport avec la choucroute. Tu voudrais dire qu'en chauffant un
corps, tu augmente la vitesse moyenne de ses molécules, et donc la
masse (relativiste) ?
Me semble louche tout ça....
Mathias Rocher
> gdm a écrit :
> > Existe-t-il une perte de matiere lors d'une reaction chimique exothermique
> > libérant l'energie E? cette perte de matiere correspondrait-elle alors a
> > m=E/c2 ?
>
> La chaleur est provoquée par la différence d'énergie entre les liaisons
> chimiques nouvellement formées et celles qu'il a fallu rompre (l'énergie
> potentielle d'interaction a globalement diminuée).
D'accord avec ça en tout cas...
> Par rapport à E=mc², oui... la masse du système, une fois la chaleur
> évacuée, a diminué.
Ca ça me surprend un peu plus mais après tout je peux l'admettre,
moyennement une vérification numérique : Calculons la perte de masse
dans la combustion d'une mole de méthane (15 g ou 24 L) :
CH4 + 2.O2 --> CO2 + 2.H2O
Si on calcule la différence entre les sommes des énergies de liaisons
de chaque côté avec les énergies suivantes en kJ/mol :
C-H : 99 ; O=O : 119 ; C=O (dans le cas de CO2) : 192 ; H-O : 111.
On a:
[4*99 + 2*(119)]-[2*192 + 2*(2*111)] = - 194 kJ/mol
Donc pour une mole de méthane, on dégage 194.10^3 J. Maintenant à
quelle masse ça correspond ?
m = E/(c^2) = 194.10^3/(3.10^8)^2 = 2,15.10^(-12) kg soit 2,16
nanogrammes. A comparer aux masses de méthane et de dioxygène mises
en jeu : 15 grammes plus deux fois 32 grammes soit 79 g. La perte de
masse relative, c'est donc environ 0,03 parties par milliard ! Ca fait
pas beaucoup, et c'est pas étonnant qu'on ne l'ait jamais remarquée,
ni que les chimistes n'en parlent pas.
--
Mathias Rocher
Yannick F.
? Il ne serait juste qu'à quelques chose près ?
Y'a pas une confusion entre les énergies de masse et les énergies de
liaison ?
(à moins que l'énergie de liaison dans une molécule s'explique par la
variation de masse des différents atomes ???? mais on ne me l'a jamais dit)
pH2
> La perte de masse relative, c'est donc environ 0,03 parties par milliard
> ! Ca fait pas beaucoup, et c'est pas étonnant qu'on ne l'ait jamais
> remarquée, ni que les chimistes n'en parlent pas.
Il y a bien longtemps qu'on l'a remarqué et les chimistes n'en parlent
pas parce que c'est parfaitement négligeable quand on fait un bilan
matière. Il faudrait d'ailleurs pouvoir faire des pesées avec une
précision bien meilleure que 0.03 ppb ce qui est inaccessible.
Mathias Rocher
> Y'a pas une confusion entre les énergies de masse et les énergies de
> liaison ?
> (à moins que l'énergie de liaison dans une molécule s'explique par la
> variation de masse des différents atomes ???? mais on ne me l'a jamais dit)
Je te rassure : on ne me l'a jamais dit non plus ! Et comme mes
connaissances en relativité sont proches de zéro j'ai bien des doutes
là dessus. Mon application numérique ne servait qu'à montrer que si
on considérait effectivement que cette perte d'énergie se faisait en
"prenant sur la masse" des molécules en présence (c'est comme ça que
je le comprends, désolé si mon vocabulaire est inapproprié), alors
cette différence de masse entre le départ et l'arrivée était
négligeable.
> Et le principe de conservation de la masse durant une réaction chimique
> ? Il ne serait juste qu'à quelques chose près ?
A supposer que l'affirmation de Lucero soit exacte, oui. Mais vu
l'application numérique, ce "quelque chose près" c'est de l'ordre de
1/100.000.000.000, alors... Lavoisier's not dead !
--
Mathias Rocher
Mathias Rocher
> Il y a bien longtemps qu'on l'a remarqué
et plus loin :
> Il faudrait d'ailleurs pouvoir faire des pesées avec une
> précision bien meilleure que 0.03 ppb ce qui est inaccessible.
Hum. Il n'y a pas une p'tite contradiction là ? Quand j'écrivais
"c'est pas étonnant qu'on ne l'ai jamais remarqué", je voulais dire
"expérimentalement" bien sûr... A moins que je ne me trompe et dans
ce cas merci d'éclairer ma lanterne.
--
Mathias Rocher
jerome
> a diminué.
déjà pour les réactions nucléaires qui génèrent énormément plus
d'énergie, les masses concernées sont pas énormes du tout
alors pour des réactions chimiques , ça fait po beaucoup ;-)
jerome
plus sérieusement :
"This formula also gives the quantitative relation of the quantity of
mass lost from a resting body or an initially resting system, when
energy is removed from it, such as in a chemical or a nuclear reaction
where heat and light are removed"
http://en.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2
jerome
"Even in chemical processes there are tiny changes in mass which
correspond to the energy released or absorbed in a process. When
chemists talk about conservation of mass, they mean that the sum of the
masses of the atoms involved does not change. However, the masses of
molecules are slightly smaller than the sum of the masses of the atoms
they contain (which is why molecules do not just fall apart into
atoms). If we look at the actual molecular masses, we find tiny mass
changes do occur in any chemical reaction"
SOIT :
= meme dans les processus chimiques il y a des meptits changements de
masse qui correspondent a l'energie bsorbée ou générée par le processus
quand les chimistes parlent de conservation de masse , ils signifient
que la somme des masses des atomes concernés ne changent pas.
Cependant les masses des molecules sont legerement inferieures que la
somme des masses des atomes concernés (c est pour cela que les
molecules ne se transforment pas spontanément en atomes libres !) . Si
on observe la masse veritable des molecules, on trouve que de
minuscules variations de masse apparaissent dans toute reaction
chimique
http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
jerome
> "c'est pas étonnant qu'on ne l'ai jamais remarqué", je voulais dire
> "expérimentalement" bien sûr... A moins que je ne me trompe et dans
> ce cas merci d'éclairer ma lanterne.
des chimistes ne peuvent pas l'observer expérimentalement (pesée)
le seul moyen de mesurer des variations de masses si faible ne peut se
faire qu'en accelerant les molecules et en etudiant les trajectoires
François Guillet
<rpla...@univ-montp2.fr> a écrit dans le message de news:
1150940850.7...@u72g2000cwu.googlegroups.com...
Lucero a écrit :
> Par rapport à E=mc², oui... la masse du système, une fois la chaleur
> évacuée, a diminué.
Tu es sur que l'énergie chimique à un rapport avec l'énergie de
masse ??
E=mc² est valable dans tous les cas (par ex. un ressort comprimé est plus
lourd que le même ressort non comprimé).
Mathias Rocher
> des chimistes ne peuvent pas l'observer expérimentalement (pesée)
>
> le seul moyen de mesurer des variations de masses si faible ne peut se
> faire qu'en accelerant les molecules et en etudiant les trajectoires
... Ce qui s'appelle la spectrométrie de masse et que les chimistes
utilisent aussi souvent que la pesée (ou presque). Tu veux donc dire
qu'on peut distinguer des molécules de même formule brute par
spectrométrie de masse ? Un petit calcul me dit qu'il faudrait une
précision au moins de l'ordre de 10^(-10) unités de masse atomique.
Est-ce qu'on atteint cette précision avec les spectromètres de masse
d'aujourd'hui ? Sinon est-ce qu'on peut l'atteindre ?
--
Mathias Rocher
Patrick Wüstenberg
> Existe-t-il une perte de matiere lors d'une reaction chimique exothermique
> libérant l'energie E?
Non.
Patrick
Lucero
Oui, c'est louche mais il y a équivalence entre masse et énergie :
Feynman le dit bien (Mécanique 1) : par exemple lorsque deux objets de
masse égale se rencontrent page 227 "Aussi étonnant qu'il puisse
paraître, pour que la quantité de mouvement puisse être conservée
lorsque deux objets n'en forment plus qu'un, la masse qu'ils forment
doit être plus grande que la somme des masses au repos, même si les
objets sont au repos après la collision".
D'où l'analogie avec notre choucroute, je pense.
Lucero
chimique ou pas : l'énergie chimique n'est en dernier ressort qu'une
énergie due aux interactions.
Le cas du ressort comprimé est un bon exemple.
Lucero
Oui, l'énergie convertie en masse est "epsilonesque" : on en parle donc
jamais car il n'y a pas d'intérêt en chimie.
Lucero
Au fait, rpelasson, tu sais au sujet de notre conversation sur
l'irréversibilité : j'ai trouvé le lien qui explique tout (document pdf,
voir réponse à Michel Talon sur mon post du 11/6/2006 20:14) :
http://lasim.univ-lyon1.fr/enseignement/vialle/Th_Cl_Chapitre03.pdf
Lucero
En effet, pas de perte de matière, mais seulement perte de masse.
jerome
la masse est la mesure de la quantité de matière
s' il y a perte de masse, il y a perte de matière
Lucero
Mathias Rocher
> la masse est la mesure de la quantité de matière
Ah bon ? Alors pourquoi donc les chimistes expriment-ils la quantité
de matière en moles et la masse en grammes ?
Ce n'est pas seulement une boutade : Si on pouvait mesurer la perte de
masse relative de 0,0273 parties par milliards que j'ai calculée plus
haut dans le cas de la combustion du méthane, alors affirmer que la
masse est une mesure de la quantité de matière, ça reviendrait à
dire que pour une mole de méthane, sur les 6,02.10^23 atomes de
carbone de départ, il y en a 1,65.10^13 qui se sont volatilisés ! Ce
qui me paraît douteux, à moins de jeter aux orties toute la chimie
"mécanistique" qu'on m'a enseignée.
En fait c'est absurde, car cette perte de masse est calculée en
considérant qu'elle résulte des différences des énergies de
liaison, donc qu'elle existe à l'échelle des molécules elles mêmes
(là ou la notion "statistique" de quantité de matière n'a plus de
sens), la masse de chaque molécule n'étant pas exactement celle des
atomes qui la compose puisqu'un terme correspondant aux énergies de
liaison est retranché.
Donc oui, il y a peut être perte de masse mais probablement pas de
matière !
--
Mathias Rocher
gdm
merci de vos réponses.
jerome
>
>> la masse est la mesure de la quantité de matière
>
> Ah bon ? Alors pourquoi donc les chimistes expriment-ils la quantité
> de matière en moles et la masse en grammes ?
la mole mesure une quantité de choses dénombrables , même des choses
qui ne sont pas de la matière
> dire que pour une mole de méthane, sur les 6,02.10^23 atomes de
> carbone de départ, il y en a 1,65.10^13 qui se sont volatilisés !
non, il y a toujours le même nombre de mole de vos atomes
on peut dire que la masse molaire d une espece particuliere d atome est
plus faible quand il est dans une molecule que quand il est libre
apres tout quand une mole d' atomes se transforme en ion, sa masse
varie mais ça reste une mole de l'espece ...
jerome
oui, y a pas d elimination d'element chimique ;-)
jerome
> utilisent aussi souvent que la pesée (ou presque).
oui :-)
>Tu veux donc dire
> qu'on peut distinguer des molécules de même formule brute par
> spectrométrie de masse ? Un petit calcul me dit qu'il faudrait une
> précision au moins de l'ordre de 10^(-10) unités de masse atomique.
> Est-ce qu'on atteint cette précision avec les spectromètres de masse
> d'aujourd'hui ? Sinon est-ce qu'on peut l'atteindre ?
je sais pas , faudrait vérifier , il faudrait probablement une
installation tres pointue , j'imagine
je sais même pas en fait si ce genre d expérience a été tentée ...
jerome
>
>> la masse est la mesure de la quantité de matière
>
> Ah bon ? Alors pourquoi donc les chimistes expriment-ils la quantité
> de matière en moles et la masse en grammes ?
>
Newton pour énormément d'applications sans qu'on puisse mesurer la
différence
pour tout se qui concerne la chimie, ces variations de quantité de
matière (masse) ne sont pas mesurable et donc totalement négligeable,
en pratique la confusion du nombre et de la masse est évidente
il n'empêche que E=mc2 (NB : équivalence énergie-matière) s'adresse à
tout et pas seulement la physique nucléaire
rpla...@univ-montp2.fr
jerome a écrit :
>
> pour tout se qui concerne la chimie, ces variations de quantité de
> matière (masse) ne sont pas mesurable et donc totalement négligeable,
> en pratique la confusion du nombre et de la masse est évidente
>
Je ne sais pas si on peut parler de confusion. Il me semble que c'est
plutôt une différence de définition, une différence du concept de
"matière" entre le physicien et le chimiste. Pour le chimiste, la
matière c'est une collection d'atomes. Avoir une perte de matière est
équivalente à une diminution du nombre d'atome, et le fait que la
masse change ou pas n'est pas importante (un invariant du nombre
d'atome a un sens chimique, pas un invariant de masse). Pour le
physicien, la matière, c'est la masse. Pourquoi pas, et (en pratique)
cela mène effectivement à un concept équivalent entre la matière
du physicien et la matière du chimiste... tant que l'on est dans un
cadre "classique".
> il n'empêche que E=mc2 (NB : équivalence énergie-matière) s'adresse à
> tout et pas seulement la physique nucléaire
Cela veut-il dire que _toute_ variation d'énergie (quelle que soit sa
nature) est caractérisée par une variation de masse équivalente ?
Je voyais cette relation comme signifiant essentiellement "la matière
c'est (énormément) d'énergie"***. Mais quand on parle
d'équivalence, cela signifie effectivement que cela va dans les deux
sens, donc ceci pourrait aussi être lu comme "l'énergie c'est (un
peu) de matière".
***: a tiens, je ne m'en rendais pas compte, mais effectivement, si je
me place dans un cadre de physique, il me semble naturel de dire
matière==masse, alors que ça me genais de le faire dans un cadre de
chimie. Toujours intéressant de confronter les définitions de
concepts "simples" entre différents domaines scientifiques (mmmh... et
toujours casse tête infernal quand on tente de tout concilier dans un
cadre interdisciplinaire... sigh....)