intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Hóa lý 1: Chương 3 - Nguyễn Thị Tuyết Mai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

13
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa lý 1: Chương 3 - Sự chuyển pha loại một trong hệ một chất nguyên chất" được biên soạn với các nội dung chính sau: Sự chuyển pha loại một; Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển pha; Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòa; Giản đồ pha hệ một chất nguyên chất. Mời thầy cô và các em cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa lý 1: Chương 3 - Nguyễn Thị Tuyết Mai

  1. LOGO HÓA LÝ I TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai Bộ môn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Email: mai.nguyenthituyet1@hust.edu.vn 1
  2. Chương 3. SỰ CHUYỂN PHA TRONG HÓA LÝ I HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT 1. Sự chuyển pha loại một 2. Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển pha Phương trình Clausius Clapeyron I 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòa Phương trình Clausius Clapeyron II 4. Giản đồ pha hệ một chất nguyên chất TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 2 Hóa Lý, ĐHBKHN
  3. Câu hỏi thảo luận 1. Tại sao khi nấu ăn trên núi thức ăn lâu chín hơn so với khi nấu ở vùng đồng bằng ? 2. Tại sao nấu trong nồi áp suất thì đồ ăn nhanh chín hơn ? 3. Làm cách nào để sấy khô vật chất (đường, muối, thức ăn, trái cây, tinh dầu…) mà không làm nóng chảy/phân hủy chúng ? 3
  4. 1. Sự chuyển pha loại 1 HÓA LÝ I CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT V  CP Chuyển pha loại 1 (thường gặp: nóng chảy, kết tinh, ngưng tụ, bay hơi) Chuyển pha loại 2 (KL thông thường →chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp Fe thuận từ → Fe nghịch từ) Nhiệt độ Chuyển pha loại 1: thay đổi nhảy vọt các thông số nhiệt động TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 4 Hóa Lý, ĐHBKHN
  5. 1. Sự chuyển pha loại 1 HÓA LÝ I CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Hệ 1 chất nguyên chất: • Khí/lỏng: 1 pha (trừ He lỏng) • Rắn: có thể có nhiều pha (số pha = số dạng thù hình) • Sự chuyển pha: chuyển đổi giữa các trạng thái tập hợp  thay đổi đột ngột những tính chất của hệ (khối lượng riêng, nhiệt dung, thể tích, hiệu ứng nhiệt…) • Cân bằng pha trong hệ 1 chất nguyên chất: cân bằng giữa các trạng thái tập hợp của chất đó TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 5 Hóa Lý, ĐHBKHN
  6. HÓA LÝ I 1. Sự chuyển pha loại 1 CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Áp dụng quy tắc pha Gibbs: Bậc tự do C = k - f + 2 C=3-f C0f3  số pha lớn nhất có thể cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng: 3 TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 6 Hóa Lý, ĐHBKHN
  7. HÓA LÝ I 1. Sự chuyển pha loại 1 CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT C=3-f f=1C=2 Hệ 1 pha, P và T có thể thay đổi tùy ý (trong một giới hạn xác định) mà hệ vẫn tồn tại ở dạng 1 pha. f=2C=1 Hệ 2 pha, nhất biến, khi 1 thông số thay đổi thì thông số còn lại phải thay đổi theo: T = f(P) hoặc P = f(T) f=3C=0 Chỉ tồn tại cân bằng của 3 pha trong 1 điều kiện bên ngoài hoàn toàn xác định (P và T =const) TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 7 Hóa Lý, ĐHBKHN
  8. 2. Ảnh hưởng của áp suất tới HÓA LÝ I CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT nhiệt độ chuyển pha A () ↔ A () f = 2  c = 1  T = f(P) Điều kiện cân bằng pha ở T=const và P=const:  =  Chất nguyên chất:  = G  G = G Khi có thay đổi P → P + dP thì T → T + dT Hệ thiết lập CB mới: G + dG = G + dG Mà G = G  dG = dG TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 8 Hóa Lý, ĐHBKHN
  9. 2. Ảnh hưởng của áp suất tới HÓA LÝ I nhiệt độ chuyển pha CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Phương trình T (K); V (L/mol); Clausius – Clapeyron I  (atm.L/mol) TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 9 Hóa Lý, ĐHBKHN
  10. 2. Ảnh hưởng của áp suất tới HÓA LÝ I nhiệt độ chuyển pha CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT dT Quá trình sôi (hóa hơi): V=(Vh – Vl)>0; hh>0   0  P tăng  Ts tăng dP dT Quá trình nóng chảy: V=(Vl - Vr)>0; nc>0  0  P tăng  Tnc tăng dP dT Riêng trường hợp nước: V= (Vl - Vr)0   0  P tăng  Tnc giảm dP T (K); V (L/mol);  (atm.L/mol) TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 10 Hóa Lý, ĐHBKHN
  11. 2. Ảnh hưởng của áp suất tới HÓA LÝ I nhiệt độ chuyển pha CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Ví dụ: d (phenol,l) = 1,056 g/ml d (phenol,r) = 1,072 g/ml nc (phenol) = 104,35 J/g Tnc,1atm = 41 oC Tính nhiệt độ nóng chảy của phenol ở 500 atm. (1 J = 0,00987 atm.L) Đs: Tnc,500atm = 43 oC TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 11 Hóa Lý, ĐHBKHN
  12. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới HÓA LÝ I áp suất hơi bão hòa CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT ▪ suất hơi bão hòa ? Áp Phương trình Clausius – Clapeyron II (mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ đến ASHBH) TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 12 Hóa Lý, ĐHBKHN
  13. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới HÓA LÝ I áp suất hơi bão hòa CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Ví dụ: bài thí nghiệm “Áp suất hơi bão hòa” TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 13 Hóa Lý, ĐHBKHN
  14. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới HÓA LÝ I áp suất hơi bão hòa CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT  Tính toán gần đúng các thông số nhiệt động (P, Ts,  …) VD: Tính Ts của nước ở 2 atm biết nhiệt hóa hơi là 538,1 cal/g ĐS: Ts,2atm = 120,9 oC TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 14 Hóa Lý, ĐHBKHN
  15. 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới PHYSICAL CHEMISTRY I áp suất hơi bão hòa PHASE EQUILIBRIUM OF PURE SUBSTANCES Bài tập: Axeton có áp suất hơi bão hòa ở các nhiệt độ 306 K và 320 K lần lượt là 346 mmHg và 556 mmHg. Hãy xác định nhiệt hóa hơi và nhiệt độ sôi của axeton. (Coi nhiệt hóa hơi là hằng số). ĐS : Ts = 326 K = 56 oC TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 15 Hóa Lý, ĐHBKHN
  16. HÓA LÝ I 4. Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Giản đồ pha bao gồm: - Các điểm - Các đường - Các mặt - Các vùng TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 16 Hóa Lý, ĐHBKHN
  17. HÓA LÝ I 4. Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Điểm sôi – nhiệt độ sôi: Chất lỏng được làm nóng trong 1 bình hở, khi áp suất hơi trên bề mặt chất lỏng = áp suất ngoài → hiện tượng sôi Nhiệt độ tại đó gọi là nhiệt độ sôi (Ts) Pbh = Pngoài = 1 atm → nhiệt độ sôi thông thường Pbh = Pngoài = 1 bar → nhiệt độ sôi tiêu chuẩn 1 bar = 0,987 atm → Ts thông thường > Ts tiêu chuẩn VD: Ts thông thường của nước: 100 oC Ts tiêu chuẩn của nước: 99,6 oC TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 17 Hóa Lý, ĐHBKHN
  18. HÓA LÝ I 4. Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Điểm tới hạn: Khi mật độ pha hơi = mật độ pha lỏng → Bề mặt phân cách pha biến mất → Điểm tới hạn → Nhiệt độ tới hạn (Tc) → Áp suất tới hạn (Tc) Từ điểm tới hạn trở lên: chỉ còn 1 pha tồn tại gọi là pha lỏng siêu tới hạn (điền đầy bình chứa, không có bề mặt phân cách) https://www.youtube.com/watch?v=GEr3NxsPTOA TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 18 Hóa Lý, ĐHBKHN
  19. HÓA LÝ I 4. Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Điểm tới hạn: ▪ Ở T < Tc: tăng P → pha H ngưng tụ thành pha L ▪ Ở T  Tc: tăng P → thu được chất lỏng siêu tới hạn TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 19 Hóa Lý, ĐHBKHN
  20. HÓA LÝ I 4. Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất CHƯƠNG 4. CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT Điểm nóng chảy: Ở P xác định, 2 pha L và R cùng tồn tại, nằm cân bằng với nhau → Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) = Nhiệt độ kết tinh (Tkt) TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai 20 Hóa Lý, ĐHBKHN
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0