CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT HÓA HỌC

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

266
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'chương 1: nguyên lý 1 của nhiệt động học và nhiệt hóa học', khoa học tự nhiên, hoá học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT HÓA HỌC

Chöông I NGUYEÂN LYÙ MOÄT CUÛA NHIEÄT ÑOÄNG HOÏC VAØ NHIEÄT HOÙA HOÏC I. Caùc khaùi nieäm vaø ñònh nghóa II. Nguyeân lyù thöù nhaát cuûa nhieät ñoäng löïc hoïc III. Ñònh luaät Hess IV. Nhieät dung V. Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng – Ñònh luaät Kirchhoff
GIÔÙI THIEÄU Nhieät hoùa hoïc laø khoa hoïc nghieân cöùu HIEÄU ÖÙNG NHIEÄT cuûa caùc quaù trình hoaù hoïc. Nhieäm vuï cuûa nhieät hoaù hoïc Nghieân cöùu ñeå TÍNH TOAÙN ÑÒNH LÖÔÏNG HIEÄU ÖÙNG NHIEÄT cuûa caùc quaù trình Cô sôû lyù thuyeát cuûa nhieät hoùa hoïc nguyeân lyù I cuûa nhieät ñoäng löïc hoïc caùc ñònh luaät coù lieân quan (ñònh luaät Hess, ñònh luaät Kirchhoff).
I. CAÙC KHAÙI NIEÄM VAØ ÑÒNH NGHÓA HEÄ: laø phaàn vaät chaát vó moâ ñöôïc giôùi haïn ñeå nghieân cöùu MOÂI TRÖÔØNG: laø phaàn theá giôùi xung quanh heä. Moâi tröôøng vaø heä coù theå töông taùc hoaëc khoâng töông taùc vôùi nhau.
HEÄ VÓ MOÂ: laø heä goàm moät soá raát lôùn caùc tieåu phaân (haït) maø ta coù theå aùp duïng caùc quy luaät xaùc suaát vaø thoáng keâ. HEÄ NHIEÄT ÑOÄNG: laø heä ñaõ ôû traïng thaùi caân baèng (laø traïng thaùi maø caùc tính chaát cuûa heä khoâng thay ñoåi theo thôøi gian khi moâi tröôøng khoâng taùc ñoäng ñeán heä) coøn goïi laø HEÄ CAÂN BAÈNG
PHAÂN LOAÏI HEÄ theo töông taùc giöõa heä vaø moâi tröôøng (tính chaát trao ñoåi chaát vaø naêng löôïng) HEÄ MÔÛ HEÄ ÑOÙNG HEÄ COÂ LAÄP HEÄ ÑOAÏN NHIEÄT
TRAÏNG THAÙI: laø taäp hôïp taát caû caùc thoâng soá vó moâ ñaëc tröng cho moãi heä. Löu yù: traïng thaùi khaùc vôùi Traïng Thaùi Taäp Hôïp: RAÉN, LOÛNG, KHÍ Ví duï: moät heä coù 1 mol khí ôû ñieàu kieän 1 at, 0oC, coù theå tích 22,4 L Khi thay ñoåi (duø laø raát nhoû) moät thoâng soá, thì heä seõ chuyeån sang traïng thaùi khaùc.
THOÂNG SOÁ TRAÏNG THAÙI: laø nhöõng ñaïi löôïng hoùa lyù vó moâ ñaëc tröng cho moãi traïng thaùi cuûa heä. nhieät ñoä Ví duï: T aùp suaát p theå tích V khoái löôïng m noàng ñoä C nhieät dung Cp khoái löôïng rieâng … ρ
2 loaïi thoâng soá traïng thaùi: Thoâng soá CÖÔØNG ÑOÄ: khoâng phuï thuoäc vaøo löôïng chaát. Ví duï: T, p … khoâng theå coäng laïi vôùi nhau Thoâng soá DUNG ÑOÄ: phuï thuoäc vaøo löôïng chaát. Ví duï: V, m … coù theå coäng laïi vôùi nhau: V = ∑Vi ; m = ∑mi
HAØM TRAÏNG THAÙI: laø nhöõng ñaïi löôïng ñaëc tröng cho moãi traïng thaùi cuûa heä, thöôøng ñöôïc bieåu dieãn hay tính toaùn thoâng qua caùc thoâng soá traïng thaùi. Ví duï: Noäi naêng U = U(T, V, ni …) Entropy S = S (T, p, ni …)
QUAÙ TRÌNH: laø con ñöôøng maø heä chuyeån töø traïng thaùi naøy sang traïng thaùi khaùc Khi thay ñoåi moät thoâng soá, thì heä seõ chuyeån sang traïng thaùi khaùc, nghóa laø heä ñaõ thöïc hieän moät quaù trình. PHA: laø taäp hôïp taát caû nhöõng phaàn ñoàng theå cuûa heä coù cuøng tính chaát hoùa, lyù ôû moïi ñieåm.
NOÄI NAÊNG (U): laø taäp hôïp taát caû caùc daïng naêng löôïng tieàm taøng trong heä. U laø haøm traïng thaùi U = f (V, T) Khoâng ño ñöôïc U, chæ xaùc ñònh ñöôïc ñoä bieán thieân ΔU (bieåu hieän ra beân ngoaøi)
COÂNG A & NHIEÄT Q (HIEÄU ÖÙNG NHIEÄT) laø hai hình thöùc truyeàn naêng löôïng cuûa heä QUY ÖÔÙC Nhiệt Q Công A Heä sinh >0
NHIEÄT CHUYEÅN PHA (λ): laø nhieät maø heä sinh (hay nhaän) trong quaù trình chuyeån töø pha naøy sang pha khaùc. Ví duï: λnoùng chaûy = −λñoâng ñaëc λhoùa hôi = −λngöng tuï λthaêng hoa = −λngöng keát
II. NGUYEÂN LYÙ THÖÙ NHAÁT CUÛA NHIEÄT ÑOÄNG LÖÏC HOÏC “Trong moät quaù trình baát kyø, bieán thieân noäi naêng ΔU cuûa heä baèng nhieät löôïng Q maø heä nhaän tröø ñi coâng A heä sinh” ΔU = Q – A (1.1) YÙ nghóa: Nguyeân lyù baûo toaøn naêng löôïng
U laø moät haøm traïng thaùi (chæ phuï thuoäc vaøo traïng thaùi cuûa heä, khoâng phuï thuoäc vaøo ñöôøng ñi) 2 Δ U = Q1 – A 1 A1 Q1 = Q2 – A 2 A2 Q2 = Q3 – A 3 A3 1 Q3 Khi aùp duïng cho quaù trình dU = δ Q − δ A (1.2) VOÂ CUØNG NHOÛ: Trong ñoù: “d” bieåu dieãn cho vi phaân toaøn phaàn (töông öùng cho haøm traïng thaùi) “δ” bieåu dieãn cho bieán thieân nhoû cuûa caùc ñaïi löôïng
Xeùt tröôøng hôïp chæ coù COÂNG CÔ HOÏC (coâng theå tích, coâng giaõn nôû): Coâng cô hoïc : δ A = p.dV dU = δ Q − p.dV ⇒ ⇒ Δ U = Q − ∫V p .dV V2 1
1. AÙP DUÏNG NGUYEÂN LYÙ I CHO MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH a/ Quaù trình ñaúng tích (V = const hay dV = 0) ∫ V2 dV = 0 → Av = p .dV = 0 V1 (1.3) ⇒ QV = Δ U Nhieät heä nhaän trong quaù trình ñaúng tích baèng bieán thieân cuûa noäi naêng U (haøm traïng thaùi)
b/ Quaù trình ñaúng aùp (p = const hay dp = 0) p.dV = p (V2 − V1 ) = p.Δ V ∫ V2 ⇒ Ap = V1 ⇒ Q p = Δ U + A p = Δ U + p Δ V = Δ U + Δ (pV) = Δ (U + pV) = Δ H QP = Δ H ⇒ (1.4) Nhieät heä nhaän trong quaù trình ñaúng aùp baèng bieán thieân cuûa haøm enthalpy H.
ΔH = ΔU + Δ (pV) H goïi laø haøm enthalpy. U, p vaø V laø caùc haøm vaø thoâng soá traïng thaùi, neân H cuõng laø haøm traïng thaùi. YÙ nghóa cuûa enthalpy H: laø taäp hôïp caùc daïng naêng löôïng cuûa heä vaø bao goàm caû naêng löôïng ñeå giöõ ôû ñieàu kieän ñaúng aùp. Xeùt heä ngöng tuï: ΔH = ΔU (caùc chaát ôû traïng thaùi loûng hay raén):
Xeùt quaù trình ñaúng aùp cuûa khí lyù töôûng Khí lyù töôûng tuaân theo phöông trình traïng thaùi pV = nRT : Ap = p ΔV = Δ(pV) = Δ(nRT) = nRΔT ⇒ ΔUp = Qp – nR ΔT ΔUp = ΔH – nR ΔT hay (1.5) R laø haèng soá khí lyù töôûng, R = 1,987 cal/mol.K = 8,314 J/mol.K = 0,082 l.atm/mol.K