[PDF] Les lois du déplacement de léquilibre et le principe de le Chatelier

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LES LOIS DU DÉPLACEMENT DE

L'ÉQUILIBRE

ET LE PRINCIPE DE LE

CHATELIER(1);

Par M. C. RAVEAU.

1. Les lois du

déplacement de l'équilibre sont des conséquences du principe de Carnot.On pourrait les exprimer par des formules ma- thématiques. L'emploi du langage ordinaire, qui a contribué beau- coup

à les

vulgariser, risque de ne pas toujours présenter une clarté ou une précision absolues. A un élève qui ignore les démonstra- tions, on est obligé de commenter les termes de l'énoncé, dont la signification n'apparait nettement que sur des exemples.

Nous éviterons ces écueils en renversant

l'exposition. Nous noterons sur les transformations les mieux connues certaines parti- cularités, dont il nous suffira d'affirmer la généralité pour

énoncer

les lois.

Supprimant

ainsi toute obscurité au début, nous aurons

également l'avantage,

comme on le verra, de nous faire sur la ques- tion des idées aussi précises que celles qui pourraient résulter d'une

étude

thermodynamique.

Ceci nous

permettra de reconnaître en particulier que le principe de Le

Chatelier,

s'il est une expression parfaitement complète et correcte des lois du déplacement de l'équilibre, n'en est pas cepen- dant la forme unique et indispensable.

Il existe d'autres formes

équi-

valentes, quoique bien différentes au premier abord.

Ainsi: découverte des lois du

déplacement de l'équilibre par examen de propriétés bien connues ; constatation de cé qu'il y a d'essentiel dans les faits ; expressions variées de ces lois ; tel est le plan de la présente communication, où je me place uniquement au point de vue

élémentaire

et, je l'espère, pédagogique. Nous distinguerons deux cas du déplacement de l'équilibre : les transformations (2) température constante, avec variation de vo- lume et (en général) de pression, les transformations à pression constante avec

échanges

de chaleur et (en général) variations de température. (1)

Communication faite à la Société

française de

Physique :

Séance du 19 mars 1909.

(') Par transformation, nous entendons tout passage d'un état quelconque

à un

autre.Article published online by 573
2.

Température

constante.

Examinons l'isotherme

d'un fluide. présentant une de r:apenr définie, isotherme que nous suppo- serons tracée dans le plan des ABúCcD (fig. 1).

FIt:. 1.

PREMIÈRE

IIFMARQUE.

Si, partant par exemple

du liquide com- primé en A, on augmente progressivement le volume qui lui est offert, il arrive un moment oit, en

B, bifurque.

En continuant

augmenter le volume, on peut réaliser, température constante, deux séries d'états, les uns stables et hétérogènes suivant BC ; les autres stables et liomogénes en constitués par un liquide soumis à une pression inférieure à la tension maxima.

Même bifurcation

quand on se déplace partir de D, jusqu'au delà de C.

DEUXIÈME

REMARQUE.

Bifurcationet différence de stabilité entre

les deux voies qui s'offrent

équivalent

à dire ceci: d'un état stable B

il est possible de passer

à un état

également

stable sur BC de deux façons : ou bien par nne succession d'états stables suivant BC, ou bien en deux temps, d'abord par une transformation moins stable Bb, puis par une traiisformation irréversible. De même à partir de C.

TROISIÉNIE

REMARQUE.

Cette notion de transl*ormation en deux

temps peut s'étendre à tout point

11I de BC considéré comme

point de départ.

M est le

point figuratif d'un système constitué par des masses de vapeur et de liquide respectivement proportionnelles

à MB et A

partir de M, on peut imaginer une transformation qui, comme B1) et Ce, ne soit accompagnée d'aucun changement d'état. Il suffira ponr cela de séparer les deux iluides et de leur faire subir la même, 574
variation de pression isotherme c'est-à-dire de faire prendre l'unité de masse de chacun d'eux des états représentés respective- ment par les deux points de l'isotherme situés sur une parallèle l'axe des v. Le point figuratif du système divisera le segment de cette parallèle, compris entre A h et cD, dans le rapport

Il aura

pour lieu les deux parties 1B11n,

Mm' d'une même courbe. De chacun

des points de mm' on pourra revenir à un point de BC, ou même de AB et

CD, par

voie isotherme irréversible.

En résumé : une transformation

isotherme, conduisant d'un état stable à un état

également

stable par variation de la masse du liquide et de la vapeur, peut toujours

être

remplacée par une trans- formation en deux temps, dans le premier temps de laquelle on en - trave artificiellement toute modificatz"on intérieure.

Examinons maintenant deux cas

particuliers de second temps. a)

Le second

temps est à volume constant

Il est évident

que, dans ce second temps, la variation de pression mP est de signe contraire à celui de la variation dans le premier temp s

Mm. C'est le

principe de Le Chatelier : Tout système en

équilibre

stable soumis à l'action d'une cause extérieure qui tend (2)

à faire

varier sa pression (à température constante) ne peut éprouver (3) que des modifications intérieures qui, si elles se produisaient seules (" ), amèneraient un changementquotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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