zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 2.1 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá học đại cương chương 2.1 Nhiệt động học hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Các khái niệm cơ bản; Áp dụng nguyên lý I của nhiệt động học vào hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 2.1 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt

§1. Các khái niệm cơ bản §2. Áp dụng nguyên lý I của nhiệt động học vào hóa học §3. Áp dụng nguyên lý II của nhiệt động học vào hóa học
§1. Các khái niệm cơ bản 1. Hệ nhiệt động và môi trường: - Hệ nhiệt động (gọi tắt là hệ): một vật thể hay một nhóm vật thể được chọn làm đối tượng nghiên cứu. Phần còn lại bao quanh hệ là môi trường. - Các loại hệ: *Hệ mở: giữa hệ và môi trường có trao đổi cả chất và năng lượng *Hệ kín: giữa hệ và môi trường không trao đổi chất chỉ trao đổi năng lượng * Hệ cô lập: giữa hệ và môi trường không trao đổi cả chất và năng lượng
§1. Các khái niệm cơ bản 2. Trạng thái và thông số trạng thái Trạng thái vĩ mô của hệ được xác định bởi tập hợp các đại lượng vật lý: khối lượng, áp suất, nhiệt độ, thể tích... Các đại lượng đó là các thông số trạng thái - Thông số trạng thái dung độ (khuếch độ): Thông số tỷ lệ với lượng chất (vd: khối lượng, số mol, thể tích...) - Thông số trạng thái cường độ: Thông số không tỷ lệ với lượng chất (vd: nhiệt độ, áp suất...) - Một hệ ở trạng thái cân bằng nếu các thông số trạng thái của hệ không biến đổi theo thời gian.
§1. Các khái niệm cơ bản 3. Hàm trạng thái: Hàm trạng thái là hàm mà giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái Vd: n mol khí lý tưởng có hàm trạng thái p.V = n.R.T - Một thông số trạng thái cũng có thể là một hàm trạng thái Vd: p.V T= n.R
4. Quá trình và thông số quá trình. - Quá trình: khối khí trong xi lanh giãn nở từ vị trí 1→2. Nó nhận nhiệt giãn nở sinh công Q, A xuất hiện khi ta thực hiện quá trình A, Q là những thông số quá trình → Quá trình là sự thay đổi trạng thái của hệ khi có sự thay đổi các thông số trạng thái Trạng thái 1  trạng thái 2
§1. Các khái niệm cơ bản 4. Quá trình và thông số quá trình. - Những loại quá trình:  Quá trình đẳng nhiệt: quá trình này có nhiệt độ của hệ không đổi (T = const)  Quá trình đoạn nhiệt: quá trình này hệ không trao đổi nhiệt với môi trường (Q = 0)  Quá trình đẳng tích: quá trình này có thể tích của hệ không đổi (V = const)  Quá trình đẳng áp: quá trình này có áp suất của hệ không đổi (p = const)
Thông số quá trình: - Trong khi quá trình diễn ra, hệ có thể trao đổi năng lượng với môi trường dưới dạng nhiệt và công. Nhiệt và công gọi là các thông số quá trình - Nhiệt (Q) là sự trao đổi năng lượng dưới dạng vi mô do chuyển động hỗn loạn của các tiểu phân - Công (A) là sự trao đổi năng lượng dưới dạng vĩ mô, có trật tự theo 1 hướng xác định Công (A) và nhiệt(Q): Đơn vị là jun (J) hoặc kJ Công và nhiệt phụ thuộc vào cách tiến hành quá trình
5. Quy ước Q > 0, A > 0. Hệ nhận nhiệt, sinh công Q < 0, A < 0. Hệ toả nhiệt, nhận công Công = Công giãn nỡ + Công hữu ích Công giãn nở: liên quan đến sự thay đổi V Công hữu ích: không liên quan đến sự thay đổi V, VD điện năng trong các p/ứ điện hoá • Đối với các p/ứ không điện hóa, có thể coi công hữu ích = 0
Ví dụ: Hệ khí lý tưởng nhận nhiệt Q và giãn nở từ thể tích V1 đến thể tích V2 ở nhiệt độ không đổi Công của sự giãn nở khí lý tưởng 2 A=  p.dV 1
§1. Các khái niệm cơ bản 6. Quá trình thuận nghịch và quá trình bất thuận nghịch - Khí trong pit tông trượt không ma sát. - Cho dần quả gia trọng thì pit tông bị nén quá trình biểu thị bằng đường 2d’c’b’a’1, khi lấy dần các quả gia trọng ra hệ khí giãn nở biểu thị theo đường 1abcd2 ta thấy: A nén > A giãn - Nếu thay toàn bộ gia trọng bằng các hạt cát mịn có khối lượng tương đương thì quá trình nén và giãn thực hiện liên tục với từng hạt cát sẽ hoàn toàn trùng nhau: đường 1 - 2 hoặc 2 - 1
§1. Các khái niệm cơ bản 6. Quá trình thuận nghịch và quá trình bất thuận nghịch - Quá trình biến đổi thuận nghịch của hệ là quá trình biến đổi từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác vô cùng chậm qua liên tiếp các trạng thái cân bằng. Đặc trưng: công hệ sinh ra cực đại và chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối. - Quá trình biến đổi bất thuận nghịch của hệ là sự biến đổi với tốc độ đáng kể - Trong thực tế các quá trình tự xảy ra đều là quá trình bất thuận nghịch
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học I. Nguyên lý I của nhiệt động học 1. Nội năng (U): Nội năng của hệ là phần năng lượng ứng với sự vận động bên trong hệ Nội năng bao gồm động năng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của phân tử; năng lượng dao động của phân tử; năng lượng dao động của hạt nhân nguyên tử; động năng chuyển động của electron; thế năng tương tác giữa các phân tử, nguyên tử. - Nội năng của hệ phụ thuộc vào bản chất, số lượng, áp suất, nhiệt độ, thể tích và thành phần của nó. - U là đại lượng khuếch độ và là hàm trạng thái
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học 2. Biểu thức toán học của nguyên lý I: Xét hệ đóng, biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, trong quá trình biến đổi hệ chỉ trao đổi với môi trường công A và nhiệt Q, dù sự biến đổi theo cách nào ta đều có: ∆U = U2 – U1 = Q - A= const Khi hệ thực hiện biến đổi vô cùng nhỏ dU = δQ – δA => dU + δA = δQ Nếu công chỉ được thực hiện do biến đổi thể tích δA = p. dV 2 Từ đó du = δQ - p. dV => ∆U = Q -  p.dV 1
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học 2. Biểu thức toán học của nguyên lý I:  Hệ cô lập: không trao đổi chất và trao đổi năng lượng với môi trường: Q = 0, A = 0  U = 0 hay U = const * PHÁT BIỂU  Năng lượng được bảo toàn, không tự nhiên sinh ra, không tự nhiên mất đi, chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác.  Không tồn tại động cơ vĩnh cửu loại 1 là động cơ sinh công mà không tiêu tốn 1 dạng năng lượng khác  Nội năng của hệ cô lập không đổi.
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học 3. Nhiệt đẳng tích (QV ) - nhiệt đẳng áp (Qp) -Entanpi (H) a. Nhiệt đẳng tích (QV): - Hệ thực hiện ở điều kiện V = const thì ∆U = QV - Vậy nhiệt đẳng tích là một hàm trạng thái, nghĩa là nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ. b. Nhiệt đẳng áp (QP) – Entan pi (H) - Hệ thực hiện ở điều kiện p = const thì: Ta có: U2 – U1 = QP – (P.V2 - P.V1)  QP = (U2+ P.V2) - (U1+ P.V1) Đặt H = (U+ P.V) Ta có: QP = H2 – H1 = ∆H H được gọi là entanpi, nó là hàm trạng thái vì U và P.V đều là hàm trạng thái ∆H là biến thiên entanpi của hệ Vậy nhiệt đẳng áp cũng là một hàm trạng thái, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ.
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học c. Quan hệ giữa ∆H và ∆U của phản ứng hóa học: Nếu áp dụng phương trình ∆U = QP – P. (V2 - V1) trong phản ứng hóa học và coi chất khí là lí tưởng ta có ∆H = ∆U + ∆nRT Trong đó: ∆n: là biến thiên số mol khí trong phản ứng (∆n = tổng số mol khí sản phẩm – tổng số mol khí tham gia phản ứng) R: hằng số khí lý tưởng, R= 8,314 (J/mol.K) T: nhiệt độ tuyệt đối của phản ứng (K)
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học II. Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học 1.Khái niệm: Phản ứng hóa học thường kèm theo sự thu hay tỏa năng lượng, tiêu thụ hoặc sản sinh ra điện năng, nhận hoặc phát xạ ánh sáng. Tất cả các hiệu ứng năng lượng đó đều được chuyển đổi thống nhất thành hiệu ứng nhiệt của phản ứng gọi tắt là nhiệt phản ứng. Hiệu ứng nhiệt có quan hệ với biến thiên nội năng và biến thiên entanpi của hệ: Nếu V = const: Qv = ∆U → Nhiệt phản ứng trong quá trình đẳng tích bằng biến thiên nội năng Nếu p = const: Qp = ∆H → Nhiệt phản ứng trong quá trình đẳng áp bằng biến thiên entanpi
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học 2. Định luật Hess về hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học: Thực nghiệm đo hiệu ứng nhiệt phản ứng trong điều kiện đẳng áp hoặc đẳng tích, nhà bác học Hess rút ra định luật: “Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ, chứ không phụ thuộc vào quá trình thực hiện phản ứng”
Vd: H1 C  O2    CO2 H3 CO  O2   CO2 H 2 C  O2   CO Theo định luật Hess ta có ∆H1 = ∆H2 + ∆H3 Định luật Hess cho phép xác định gián tiếp hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khó xác định trực tiếp hoặc không đo trực tiếp được
§2. Áp dụng nguyên lý I vào hóa học  Các định nghĩa: - Nhiệt sinh: Nhiệt sinh (hay nhiệt tạo thành) của một hợp chất là nhiệt phản ứng tạo thành một mol hợp chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững ở nhiệt độ đã cho. - Nhiệt phân hủy: Nhiệt phân hủy của một hợp chất là nhiệt phản ứng phân hủy một mol hợp chất đó thành các đơn chất bền vững ở nhiệt độ đã cho. - Nhiệt cháy (thiêu nhiệt) của một chất là nhiệt phản ứng đốt cháy một mol chất đó bằng khí oxy tạo thành các oxit cao nhất ở trạng thái bền vững ở nhiệt độ đã cho.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.