NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

Chia sẻ: HOA HUONG | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:51

0
248
lượt xem
101
download

NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong xu thế hội nhập kinh tế thế giới(wto) để có thể sánh kịp các cường quốc trên thế giới đồi hỏi chúng ta phải cố trên tất cả lĩnh vực như; kinh tế, chính trị, khoa học công nghệ kỹ thuật…để có thể làm được đều này không còn con đường nào khác là phải cố gắng học tập, rèn luyện kĩ năng, trau dồi kiến thức từ khi còn là học sinh sinh viên. Trong khi các môn học xã hội giúp cung cấp kiến thức xã hội cấn thiết giúp chúng ta có đủ tự tin bước vào cuộc sống thì các...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

  1. 1 MỤC LỤC Mục lục Lời mở đầu Chương 6: NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 1.Đối tượng nghiên cứu của nhiệt đông lực học…………………… 1.1. Khái niệm chung………………………………………………. 1.2. Các tham số của hệ…………………………………………….. 1.2.1. Thông số trạng thái, biến số trạng thái……………………….. 1.2.2.Trạng thái………………………………………………………. 1.2.3.Hàm trạng thái………………………………………………… 1.2.4. Hàm không phải hàm trạng thái…………………………….. 1.3. Qúa trình thuận nghịch và không thuận nghịch……………… 2. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học, nội năng U, entapiH….. 2.1. Định lý thứ nhất của nhiệt động lực học……………………… 2.2. EntapiH, nhiệt đẳng tích Qv…………………………………. 2.3. Liên hệ nhiệt đẳng áp và nhiệt đẳng tích của khí lý tưởng…. 2.4. Nhiệt dung…………………………………………………….. 2.5. Định luật Kirchhoff…………………………………………… 3. Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học …………………………... 3.1. Khái niệm……………………………………………………… 3.2. Phương trình nhiệt hóa học………………………………….. 3.3. Một số các loại nhiệt thường gặp……………………………. 3.4. Sự phụ thuộc của hiệu ứng vào nhiệt độ……………………… 4. Định luật Hess và hệ quả……………………………………….... 5. Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học…………………………… 5.1.Entapi và tính chất của nó……………………………………... 5.1.1. Khái niệm………………………………………………………
  2. 2 5.1.2. Tính chất………………………………………………………. 5.2. Entapi và số chuyển pha………………………………………..
  3. 3 LỜI MỠ ĐẦU Trong xu thế hội nhập kinh tế thế giới(wto) để có thể sánh kịp các cường quốc trên thế giới đồi hỏi chúng ta phải cố trên tất cả lĩnh vực như; kinh tế, chính trị, khoa học công nghệ kỹ thuật…để có thể làm được đều này không còn con đường nào khác là phải cố gắng học tập, rèn luyện kĩ năng, trau dồi kiến thức từ khi còn là học sinh sinh viên. Trong khi các môn học xã hội giúp cung cấp kiến thức xã hội cấn thiết giúp chúng ta có đủ tự tin bước vào cuộc sống thì các môn học thuộc lĩnh vực tự nhiên lại là “chìa khòa” giúp cho chúng ta mỡ những cánh cửa “thành công” trong cuộc sống. chính những môn học này là nền tản giúp chúng ta tiến gần tới những thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại và sử dung những thành tựu đó trong công cuộc xây dựng đất nước . Hóa học là một môn khoa học có vai trò rất quan trọng vào sự thành công của khoa học công nghệ. Xét riêng trong nghành công nghệ thực phẩm thì Hóa học là môn cơ sở mang tính chất quyết định trong quá trình học tập. chính ví vậy mà chúng em monh muốn được tìm hiểu, học hỏi cũng như chia sẽ những hiểu biết nhỏ bé của mình mà chúng em chọn đề tài .Nhiệt động hóa học. Bằng những phương pháp thống kê, phân tích tổng hợp từ những tài liệu quí báu mà chúng em tìm được đã giúp chúng em hiểu sâu sắc hơn về môn học này, đặc biệt là vấn đề Nhiệt động hóa học . Để tìm hiểu sâu vấn đề này chúng ta cùng tìm hiểu ở phần nội dung.
  4. 4 CHƯƠNG 6 NHIỆT  ĐÔNG LỰC HỌC CỦA CÁC QUÁ  TRÌNH  HOÁ HỌC 1. Đối tượng nghiên cứu của nhiệt đông lực học Nhiệt   động lực học  la khoa học  nghiên cưu cac  quy   ̀ ́ ́ luật   điều   khiển   sư  biên   đổi   năng   lương,   đặc   ́ biệt  là   sư  biến  đổi  nhiệt  năng  thanh   cac  dang   ̀ ́ ̣ năng lương khac. ́ Nhiệt động lực học hoa học la khoa học suy diên  ́ ̀ ̃ vì   nội   dung   chủ  yêu   của   nó   dựa   vao   chủ  yêu  ba   ́ ̀ ́ nguyên   lý   của   nhiệt   động   lưc   học,   ba   trong   bôn  ́ nguyên   lý   nay   có   được   từ   sự  khai   quat  hoá   kinh  ̀ ́ ́ nghiệm  va hoạt   động của  con ngươi trong nhiêu thê  ̀ ̀ ̀ ́ kỷ.
  5. 5 Nhiệt động lực học hoa học cho phep tinh năng lượng  ́ ́ ́ trao  đổi  trong qua trinh phản  ưng, dựa vao cac  ́ ̀ ́ ̀ ́ thông số  nhiệt   động co thể  tiên  đoan  được chiêu  ́ ́ ̀ hương cac phan ưng, giơi hạn tự diên biên, trong  ́ ́ ̉ ́ ́ ̃ ́ điêu   kiện   nao   phản  ưng   tự  xảy   ra   và   hiệu   suât  ̀ ̀ ́ ́ phản ưng. ́ Nhiệt   động lực học  hoa học  la khoa học  suy diên vì  ́ ̀ ̃ nội dung chủ yêu của no dựa vao chủ yêu ba nguyên  ́ ́ ̀ ́ ly của nhiệt động lực học, ba trong bôn nguyên lý  ́ ́ nay co  được từ  sự  khai quat hoa kinh nghiệm  và  ̀ ́ ́ ́ ́ hoạt động của con ngươi trong nhiêu thê kỷ. ̀ ̀ ́ Nhiệt động lực học hoa học cho phep tinh năng lượng  ́ ́ ́ trao  đổi  trong qua trinh phản  ưng, dựa vao cac  ́ ̀ ́ ̀ ́ thông số  nhiệt   động co thể  tiên  đoan  được chiêu  ́ ́ ̀ hương cac phản  ưng, giơi hạn tự diên biên, trong  ́ ́ ́ ́ ̃ ́ điêu   kiện   nao   phản  ưng   tự  xảy   ra   và   hiệu   suât  ̀ ̀ ́ ́ phản ưng. ́ 1.1. Khai niệm chung ́ 1.1.1 Hệ  một  hay nhiêu vật  thể  thuộc  vu trụ  được  ̀ ̃ chọn   nghiên   cưu,   được   ngăn   cach   vơi   môi   trương  ́ ́ ́ ̀ ngoai (phân con lại của vu trụ) băng ranh giơi thực  ̀ ̀ ̀ ̃ ́ hoặc tương tượng.
  6. 6 Hệ cô lập Hệ  không trao  đổi  chât, không trao  đổi  năng lượng  ́ dươi   dạng   nhiệt   và   công   vơi   môi   trương.   Hệ  co  ́ ́ ̀ ́ thể tich không thay đổi. ́ Hệ kin ́ Hệ  không trao đổi chât, co thể  trao đổi năng lượng  ́ ́ dươi   dạng   nhiệt   và   công   vơi   môi   trương.   Hệ  co  ́ ́ ̀ ́ thể tich thay đổi. Hệ phản ưng trong binh kin. ́ ́ ̀ ́ Hệ mơ La hệ  co thể  trao  đổi  chât va năng lượng vơi môi  ̀ ́ ́ ̀ ́ trương. ̀                                     Hệ  hơ   hệ kin                             hệ cô lập ́
  7. 7 Hình 1: ví dụ về hệ mơ. hệ kín, hệ cô lập  ơ 3 hình  trên Hệ đồng thể Là   hệ  có   tính   chất   lý   hoá   học   giống   nhau  ơ  mọi  điểm   của   hệ  nghĩa   là   không   có   sự  phân   chia   hệ thành những phần có tính chất hoá lý khác nhau Hệ dị thể Là hệ có bề mặt phân chia thành những phần có  tinh  chất hoá lý khác nhau. Hệ đoạn nhiệt Là   hệ  không   trao   đổi   chất   và   nhiệt  nhưng   có   thể trao đổi công với môi trường ngoài
  8. 8 Pha: là  phần  đồng thể  của hệ, có  thanh phần, cấu  tạo và tính chất nhất định.             Hệ  đồng thể là hệ một pha, hệ dị thể là hệ nhiều  pha Hệ cân băng là hệ có nhiệt độ, áp suất, thành phần  giống nhau  ơ  mọi  điểm  của hệ  và  không thay  đổi  theo thời gian 1.2 Các tham số của hệ Tham số trang thái: bao gồm tất cả các tham số  đặc  trưng  cho hệ  và  cho mối  liên hệ  của  hệ  và  môi  trường ngoài ( P, V, T, U,...). Các tham số trang thái chỉ phụ thuộc vào trang thái  đầu  và   trang   thái   cuối,   không   phục  thuộc  vào  đường đi của quá trình Bất kỳ  tham số  nào cũng suy diễn từ  tham số trang  thái điều là tham số trang thái. Z: tham số trạng thái bất kỳ TT1 TT2 Z1 Z2 =>∆Z=Z2 ─ Z1
  9. 9 Trong đó: Chỉ giá trị đầu Z1 và giá trị cuối Z2 Z quyết định giá trị của ∆Z 1.2.1 Thông sô trạng thai, biến số  trạng thái ́ ́ Cac   đại   lượng   vật   lý   như  nhiệt   thể  tích   áp   suất  ́ ̀ ́ riêng, ... La cac Thông số  trạng thai dung  độ,  tỉ  lệ  khôi lượng. Vi  ́ ́ ́ dụ thể tich, khôi lượng. ́ ́ Thông số  trạng thai cương  độ  thi ngược lại. Vi dụ ́ ̀ ̀ ́ nhiệt độ, ap suât, nông độ. ́ ́ ̀ 1.2.2   Trang thai (chu y: khac trang thai tập  hợp  ̣ ́ ́́ ́ ̣ ́ chât: khi, lỏng, răn) ́ ́ Trang thai cua một hệ được xac định bơi tập hợp cac  ̣ ́ ̉ ́ ́ gia tri cua thông số  trạng thai.  Trang thai cua  ́ ̣ ̉ ́ ̣ ́ ̉ hệ se thay đổi nêu một trong nhưng thông số trạng  ̃ ́ ̃ thai thay đổi. ́ Vi du:  Thanh Fe 10 cm3, ơ 30 0C, 1atm. Khi nung đên  ́ ̣ ́ 1200C thi Fe vân răn. ̀ ̃ ̀ ̣ ́ 1.2.3 Ham trang thai
  10. 10 Một   đại  lượng  F (P,V,T)  được gọi  la ham số  trạng  ̀ ̀ thai của  hệ  nêu biên thiên của   đại  lượng  đo chỉ ́ ́ ́ ́ phụ  thuộc  vao trạng thai  đâu F1 (P1, V1, T1)  và  ̀ ́ ̀ cuôi  F2 (P2, V2, T2)  cua hệ  ma không phụ  thuộc  ́ ̉ ̀ A vao   cach   tiên   hanh   thuận   nghịch   hay   bât   thuận  ̀ ́ ́ ̀ ́ nghịch. C Một biến thiên hữu hạn từ  trạng thái 1  đến trạng  thái 2 : 1(Z1) → 2 (Z2)        ∆ Z = Z2 –Z1 Một biến thiên vô cùng bé  : dZ hay  ∂ Z Trong một chu trình :        ∆ Z =0 2 ∆Z = ∫ dZ = Z 2 − Z 1 = ∆Z 1 1 ∆Z = ∫ dZ = ∫ dZ = 0 1 4.1.2.4 Ham không phải la ham trạng thai ̀ ̀ ̀ ́
  11. 11 Công cơ  hoc W không phải  la ham trạng thai vi giá  ̣ ̀ ̀ ́ ̀ trị  của  W  phụ  thuộc  cach  biên   đổi   thuận   nghịch  ́ ́ (hệ  chuyển   từ   TTCB   nay   sang   TTCB   khac   vô   cung  ̀ ́ ̀ chậm  qua liên tiêp  cac trạng  thai cân băng, sự ́ ́ ́ khac gia trị  thông số  trạng thai la vô  cung nho)  ́ ́ ́ ̀ ̀ ̉ hoặc   không   thuận   nghịch   (biên   đổi   không   thuận  ́ nghịch la qua trinh không cân băng, tự xảy ra).   ̀ ́ ̀ Khi hệ biên đổi hưu hạn tư trạng thai 1 sang 2. ́ ̃ ̀ ́ Hệ biên đổi không thuận nghịch (Png ≠ Pkh) ́ Khi  hệ  ơ  trạng thai 1, ap suât khi trong cylinder  ́ ́ ́ ́ băng vơi ap suât pistol va cac vật trên pistol. ́ ́ ́ ̀ ́ Nêu lây bơt vật  vô  cung nhỏ,  thể  tich tăng va ap  ́ ́ ́ ̀ ́ ̀́ suât giảm. Hệ sinh công do khi gian nơ. ́ ́ ̃ Nêu nen khi từ  trang thai 2 về  trạng thai 1 băng  ́ ́ ́ ̣ ́ ́ cach thêm cac vật vô cung nhỏ, thi hai đương bậc  ́ ́ ̀ ̀ ̀ thang se tiên dân  đên  đương Hypecpol. Qua trinh  ̃ ́ ̀ ́ ̀ ́ ̀ biên đổi thuận nghịch Wmax. ́ Quá trình cân băng. Là quá trình trong suốt thời gian diễn biến hệ lúc  nào cũng chỉ  có  những sai lệch nhỏ  so với trạng  thái cân băng.
  12. 12 1.3 Quá trình thuận nghịch va không thuận nghịch 1.3.1. quá trình thuận nghịch Là  qt có  thể  tiến hành theo hai chiều ngược nhau,  các trạng thái trung gian giống nhau, không gây  nên biến đổi gì trong hệ cũng như môi trường. 1.3.2. Quá trình không thuận nghịch Là  các quá  trình mà  sau  đó  hệ  và  môi trường không  thể trơ lại đúng trạng thái ban đầu.Quá trình có  ma sát đều là qt bất thuận nghịch Các qt tự xảy ra trong tự nhiên đều là qt bất thuận  nghịch rình  khuếch   tán  của  khí  là   quá  trình   bất  Quá t thuận nghịch
  13. 13 Tính chất của quá trình thuận nghịch Xảy ra với tốc  độ vô  cùng chậm, có  thể xem là  một  dãy   liên   tục   các   trạng   thái   cân   băng   nối   tiếp  nhau. Công   hệ  sinh   trong   quá   trình   thuận   nghịch   là   cực  đại chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối. Tính thuận nghịch là  một thuộc tính của quá  trình  cân băng Các   quá   trình   được   xem   gần   như  quá   trình   thuận  nghịch
  14. 14 Quá  trình chuyển pha ơ  đúng  điều kiện nhiệt  độ và  áp suất chuyển pha. Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm. Quá trình dãn nơ đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý  tương. Phản  ứng hoá  học diễn ra  ơ  gần với  điều kiện cân  băng. 2 Nguyên ly thứ  nhât nhiệt   động lực học,  nội  năng  ́ ́ U,   enthalpy  H. 2.1 phát biểu  định  lý  thứ  nhất  của  nhiệt  động  lực  học Nguyên lý thứ nhất của nhiêt động lực học chính là  định luật bảo toàn năng lượng: “ Năng lương  không tư  sinh ra và  không tư  mất  đi   mà   chỉ  có  thể  biến  từ  dạng  này sang dạng  khác   với một năng lương tương đương nghiêm ngặt” Sự  biên  đổi  nội  năng của  hệ  băng tổng tât cả  cac  ́ ́ ́ dạng năng lượng ma hệ  trao  đổi  vơi môi trương.  ̀ ́ ̀ ΔU = Q + W Q : nhiệt W : công
  15. 15 Đôi vơi biên đổi vô cung nho Wδ Q + δ dU = ́ ́ ́ ̀ ̉ Q: nhiệt W : công      dU =  δ Q + δ W  ∂U  Khí   lý   tương,   U   chỉ  phụ  thuộc   nhiệt   độ   =   0   ∂V  T  ∂U    = 0  ∂P  T Đôi vơi chu trinh  ΔU = 0, W = ­ Q nhiệt  hệ  nhận  ́ ́ ̀ chuyển   hêt   thanh   công,   không   thể  chế   tạo   được  ́ ̀ động cơ  vinh cửu  loại  I, cai ma sinh công liên  ̃ ́ ̀ tục không cân tiêp thu năng lượng tư bên ngoai. ̀ ́ ̀ ̀ Đôi vơi hệ  cô lập W = Q = 0, ΔU = 0 hay U2 = U1 nội  ́ ́ năng hệ cô lập được bảo toan. ̀ Đôi vơi qua trinh mơ  ΔU = const., biên thiên nội  ́ ́ ́ ̀ ́ năng   không   phụ  thuộc   cach   tiên   hanh,   chỉ   phụ  ́ ́ ̀ thuộc trạng thai đâu va cuôi... ́ ̀ ̀ ́ 2.2 Enthalpy H, nhiệt đẳng tich Qv ́ dU =  δ Q + δ W δ W = ­ P dV = 0 (vi V = const) ̀ dU = Qδ ΔU = Qv Nhiệt đẳng ap Qp ́
  16. 16 dU =  δ Q + δ W δ W = ­ P dV                  dU = δ Q – PdV ΔU = Qp – P ΔV Qp = ΔU + P ΔV Qp = (U2 – U1) + P (V2 – V1) Qp = (U2 + PV2) ­ (U1 + PV1) Qp = ΔH (vơi H = U ́                                     Q,A,A’     (U1) Trạng thái 1                   Trạng thái 2  (U2)  Q = ∆ U + At = ∆ U + A + A’                            ∆ U = U2  ­  U1               A’ công có ích (công đi ện,...  ) ( A’  ≥  0)             A công dãn nơ  Quá   trình   đẳng   tích   ,   dV=0  →  A=0                        Qv –A’= ∆ U Không có pư hoá học A’=0 → Qv= ∆ U
  17. 17 Qv  ­  nhiệt đẳng tích  Có pưhh A’≥  0 → Qv –A’ = ∆ U   Qv –A’ hiệu ứng nhiệt đẳng tích  Hiệu  ứng nhiệt của phản  ứng  ơ  đk  đẳng tích băng  biến thiên nội năng của hệ. Quá trình đẳng áp P= const→ A = P (V2­V1)       QP – A’ = (U2 – U1) + P(V2 – V1) Qp – A’ = (U2 + PV2) – (U1 + PV1) Entanpi H = U + PV  Qp –A’ = H2 – H1= ∆ H  Không có pưhh  A’=0  QP = ∆ H ,                                 Qp là nhiệt đẳng áp  Có pưhh A’≥ 0         Qp –A’ = ∆ H                                  (Q p­A’ ) gọi là hiệu  ứng nhiệt đẳng áp    Hiệu  ứng   nhiệt  của  phản  ứng  ơ  đk   đẳng  áp   băng  biến thiên entanpi của hệ. Có pưhh A’≥ 0         Qp –A’ = ∆ H 
  18. 18                                 (Q p­A’ ) gọi là hiệu  ứng nhiệt đẳng áp    Hiệu  ứng   nhiệt  của  phản  ứng  ơ  đk   đẳng  áp   băng  biến thiên entanpi của hệ. Đa số  các phản  ứng hoá  học thường  được tiến hành  ơ  đk  áp suất không  đổi nên hiệu  ứng nhiệt của  phản ứng được xác định băng ∆ H của phản ứng
  19. 19 Phản ứng đẳng áp, đẳng nhiệt ( O2 khí  lý tương )
  20. 20 2.3 Liên hệ  nhiệt   đẳng ap va nhiệt   đẳng tich của  ́ ̀ ́ khi ly tưởng, P = const ́ ́ ΔH = Δ(U + PV)p = ΔU + PΔV Qp = Qv + ΔnRT        Δn = số mol sản phẩm khi ­ số  ́ khí phản  ưng ́ mol     tham   gia  

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản