Bài giảng Hóa học đại cương: Chương 4 - Nhiệt động học

Tài liệu này giới thiệu Chương 4 về Nhiệt động học, tập trung vào các khái niệm cơ bản và nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học. Nội dung được trình bày một cách có hệ thống, cung cấp nền tảng vững chắc cho việc nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này.

Tài liệu này hướng đến sinh viên, giảng viên và các nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực hóa học, vật lý, kỹ thuật, hoặc bất kỳ ai quan tâm đến các nguyên lý cơ bản của nhiệt động học.

Chương 4 của tài liệu này đi sâu vào lĩnh vực Nhiệt động học, bắt đầu bằng việc định nghĩa các khái niệm cơ bản. Phần 4.1 trình bày chi tiết về các loại hệ nhiệt động như hệ cô lập (không trao đổi chất và năng lượng), hệ kín (trao đổi năng lượng nhưng không trao đổi chất), và hệ đoạn nhiệt (trao đổi công nhưng không trao đổi chất và nhiệt). Tiếp theo, tài liệu giải thích về hàm số trạng thái, thông số trạng thái (nhiệt độ, áp suất, thể tích, nồng độ) và phương trình trạng thái, nhấn mạnh rằng biến thiên của hàm trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối. Phần này cũng định nghĩa công và nhiệt là hai hình thức trao đổi năng lượng giữa hệ và môi trường, phân biệt giữa truyền nhiệt (vô hướng, hỗn loạn) và truyền công (có hướng). Các khái niệm quan trọng khác như nội năng (năng lượng dự trữ bên trong hệ), entanpi (tổng năng lượng của hệ bao gồm nội năng và công dãn nở), và nhiệt dung (lượng nhiệt cần để tăng nhiệt độ hệ lên 1 độ) cũng được giới thiệu. Phần 4.2 tập trung vào Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học, khẳng định đây là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, nêu rõ năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác theo tỉ lệ tương đương nghiêm ngặt, đồng thời bác bỏ khả năng chế tạo động cơ vĩnh cửu loại 1. Cuối cùng, tài liệu trình bày biểu thức toán học của nguyên lý thứ nhất, ΔU = Q + A, minh họa bằng ví dụ về hệ kín và biến thiên nội năng của hệ.