Exemples de réactions et de processus endothermiques spontanés
Un processus endothermique absorbe de la chaleur de son environnement, qui se refroidit donc. La plupart des processus qui se produisent d'eux-mêmes libèrent de la chaleur, mais ceux ci-dessous sont spontanés à température ambiante et à pression normale tout en absorbant de la chaleur, car ils augmentent fortement l'entropie (le désordre). La liste comprend des réactions chimiques ainsi que des processus physiques comme la fusion, l'évaporation et la dissolution, et chaque élément précise de quoi il s'agit.
- La glace qui fond à température ambiante — une transformation physique qui absorbe environ 6 kJ de chaleur par mole de glace.
- L'eau qui s'évapore d'une flaque ou de votre peau — une transformation physique qui absorbe de la chaleur, ce qui explique pourquoi la transpiration vous rafraîchit.
- La glace sèche qui se sublime — une transformation physique dans laquelle le dioxyde de carbone solide absorbe de la chaleur et passe directement à l'état gazeux.
- Le nitrate d'ammonium qui se dissout dans l'eau — un processus de dissolution qui refroidit assez l'eau pour être utilisé dans les poches de froid instantané.
- L'urée qui se dissout dans l'eau — un processus de dissolution utilisé dans certaines poches de froid instantané à la place du nitrate d'ammonium.
- Le chlorure d'ammonium qui se dissout dans l'eau — un processus de dissolution qui fait nettement chuter la température de l'eau.
- Le chlorure de potassium qui se dissout dans l'eau — un processus de dissolution qui laisse la solution plus froide que ne l'était l'eau.
- L'hydroxyde de baryum octahydraté et le chlorure d'ammonium — une réaction chimique entre deux solides qui libère de l'ammoniac et peut devenir assez froide pour geler l'eau.
- Le bicarbonate de soude et le vinaigre — une réaction chimique qui libère du dioxyde de carbone gazeux pendant que le mélange refroidit légèrement.
- Le bicarbonate de soude et l'acide citrique — une réaction chimique qui produit l'effervescence des bombes de bain et la sensation de fraîcheur de la poudre de bonbons acidulés.
Pourquoi un processus endothermique peut-il être spontané ?
Qu'un processus se produise de lui-même dépend de la variation d'enthalpie libre de Gibbs, ΔG = ΔH − TΔS. Un processus endothermique a un ΔH positif, ce qui joue contre lui. Mais si l'augmentation de l'entropie (ΔS) est assez grande, le terme TΔS l'emporte sur ΔH et ΔG devient négatif. C'est pourquoi la glace fond au-dessus de 0 °C mais pas en dessous, et pourquoi les réactions qui libèrent un gaz, comme celle du bicarbonate de soude avec le vinaigre, peuvent absorber de la chaleur et se produire quand même.
Réactions endothermiques non spontanées
De nombreuses réactions endothermiques nécessitent un apport constant d'énergie et s'arrêtent lorsqu'il cesse, comme la photosynthèse, qui a besoin de lumière, et la décomposition du calcaire en chaux, qui exige un fort chauffage. Elles ne figurent pas dans la liste ci-dessus.