CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1 KHÍ LÝ TƯỞNG
1.1.1. Định nghĩa và các khái niệm:
– Là loại khí không có sự tương tác giữa các phân tử, xem
như thể tích bằng 0, luôn nghiệm đúng các định luật thực
nghiệm.
– Các thông số trạng thái và phương trình trạng thái:
Phương trình trạng thái biểu diễn mố liiên hệ giữa các thông
số trạng thái, thường dùng 3 thông số: nhiệt độ, áp suất và
thể tích
CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1.2. Các định luật thực nghiệm
Boyle Mariotte
pV = const hay p1V1 = p2V2
Charles
Gay Lussac
Avogadro hệ quả
Phương trình trạng thái khí lý tưởng pV = nRT
Định luật Dalton ptp = Σ pi
CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1.2. Các định luật thực nghiệm
R = 0,082054 l.atm.mol-1.K-1
= 82,054ml.atm.mol-1.K-1
= 1,987 cal.mol-1.K-1
= 62360 ml.mmHg.mol-1.K-1
1cal = 4,184 j = 0,041292 l.atm
1 N/m2 = 1Pa = 10-5bar = 1,0197.10-5at = 7,5006.10-3mmHg
CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1 KHÍ THỰC
Khí
He H2 N2 CO O2 C2H4 CO2 NH3 H2O Hg
Hằng số Vander Waals đối với một số khí a(atm.lit2/mol2 ) 0,034 0,244 1,390 1,489 1,36 4,466 3,588 4,16 5,452 8,084
b(lit/mol) 0,0237 0,0266 0,0391 0,0399 0,0318 0,0571 0,0427 0,0371 0,0305 0,0170
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
2.2. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
2.3. ĐỊNH LUẬT HESS
2.4. NHIỆT DUNG
2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIÊU ỨNG NHIỆT CỦA
PHẢN ỨNG – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF
5
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
2.1.2. Khái niệm về hệ
– Hệ kín
– Hệ mở
– Hệ cô lập
– Hệ đồng thể
– Hệ dị thể
6
– Hệ đoạn nhiệt (chỉ có thể trao đổi công)
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
2.1.2. Quá trình nhiệt động Là sự thay đổi trạng thái nhiệt động của hệ
2.1.3. Năng lượng
Trong hệ trong trường chỉ xét đến: thế năng, động năng,
nội năng.
Nội năng là một hàm trạng thái.
2.1.4. Công và nhiệt
Công: chuyển động có hướng
7
Nhiệt: chuyển động hỗn loạn
r
8
Chỉ xét công thể tích!!!
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.2. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
∆U = U2 - U1 = Q – A
Trạng thái 1 (U1)
Trạng thái 2 (U2)
Áp dụng vào một số quá trình:
Quá trình đẳng tích (V = const): A = 0, QV = U
Quá trình đẳng áp (p = const) U = Q – A Q = U + A Qp = U + Ap = U + pV = U + (pV) = (U + pV) Qp = H Với H = U + pV được gọi là enthalpy
9
Quá trình giãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.3. ĐỊNH LUẬT HESS
Hệ quả nguyên lý I Định luật Hess: Trong quá trình
đẳng áp hoặc đẳng tích, nhiệt phản ứng là một hàm
trạng thái
Đối với hệ ngưng tụ: H U
Đối với khí lý tưởng, đẳng nhiệt: H = U + RTn
Hệ quả định luật Hess:
Hth = – Hng
(Lưu ý, đối với đơn chất, HS = 0) Hpư =
10
Hpư =
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.3. ĐỊNH LUẬT HESS
Mở rộng áp dụng định luật Hess
Hphl = H2
ht – H1
ht
11
Hpư =
CO(g)
-111
-74.8
Ag+(aq)
106
CH4(g)
-394
52
Na+(aq)
-240
CO2(g)
C2H4(g)
-286
-85
-(aq)
-207
H2O(l)
C2H6(g)
NO3
-46
-201
-1260
NH3(g)
CH3OH(g)
C6H12O6(s)
95.4
-278
AgCl(s)
-127
N2H4(g)
C2H5OH(l)
HCl(g)
-92
49
-1131
C6H6(l)
Na2CO3(s)
12
13
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.4. NHIỆT DUNG
Đn:
Lượng nhiệt cần để nâng nhiệt độ của một vật lên 1 độ
Nhiệt dung riêng: lượng nhiệt cần để nâng 1g chất lên 1 độ
Nhiệt dung mol: lượng nhiệt cần để nâng 1 mol chất lên 1 độ
Ngoài ra còn có khái niệm nhiệt dung trung bình và quan
trọng là nhiệt dung thực
Phân loại: Theo điều kiện tiến hành:
nhiệt dung đẳng áp CP
nhiệt dung đẳng tích CV
14
Và CP = CV + R
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
Sự phụ thuộc của nhiệt dung vào nhiệt độ
(i = 0, 1, 2, –2)
Với ao, a1… là các hệ số thực nghiệm (tra trong sổ tay)
– Ở tại các nhiệt chuyển pha, Cp không xác định.
– Cp rắn thay đổi rõ hơn các trạng thái khác.
15
– Cp lỏng lớn hơn Cp rắn và khí.
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIỆU ỨNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF
16
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.1. MỞ ĐẦU
3.2. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - ENTROPY
3.3. NGUYÊN LÝ III CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC – ENTROPY TUYỆT ĐỐI
3.4. HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN THẾ NHIỆT ĐỘNG
3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN THẾ ĐẲNG ÁP
17 17
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.1. MỞ ĐẦU
Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngược nhau, các Quá trình tự xảy trạng thái trung gian giống nhau, không gây nên biến đổi
Quá trình không tự xảy gì trong hệ cũng như môi trường.
Quá trình thuận nghịch
Quá trình bất thuận nghịch
18
Công của quá trình thuận nghịch là cực đại (ATN max)
Xảy ra với tốc độ vô cùng chậm, có thể xem là một dãy
liên tục các trạng thái cân bằng nối tiếp nhau dấu
hiệu nhận biết
– Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện nhiệt độ và áp
suất chuyển pha.
– Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm.
– Quá trình dãn nở đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý
tưởng.
– Phản ứng hoá học diễn ra ở gần với điều kiện cân
19
bằng.
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.2. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - ENTROPY
Trong một hệ cô lập thì S chỉ có tăng hoặc bằng 0 chứ
không bao giờ giảm (∆S ≥ 0)
∆S ≥ 0 ???
T = const, TN
QT bất kỳ
hay
20
Đây là biểu thức vi phân tổng quát của nguyên lý II
Quá trình thuận nghịch
Xét quá trình ∆S = 0 cân bằng
diễn ra trong
Quá trình bất thuận nghịch hệ cô lập
∆S > 0 tự xảy
Lưu ý: Nếu hệ không cô lập có thể cô lập hệ bằng cách
ghép thêm môi trường: ∆Scô lập = ∆Shệ + ∆Smôi trường
∆S có tính cộng tính
21
Biến thiên entropy trong một số quá trình thuận nghịch:
Lưu ý: có thể tính được
QT đẳng áp
biến thiên entropy của
các quá trình bất thuận
QT đẳng tích
nghịch bằng cách phân
tích nó thành các giai
QT đẳng nhiệt
đoạn thuận nghịch và sử
dụng cộng tính của hàm
entropy.
Biến thiên entropy trong một phản ứng hóa học
Spư(2) = Spư(1) +
22
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.2. NGUYÊN LÝ III CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC – ENTROPY TUYỆT ĐỐI
Entropy của một chất rắn nguyên chất có cấu tạo tinh thể
23
hoàn chỉnh lý tưởng, ở 0o tuyệt đối là bằng không.
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.4. HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN
Thế nhiệt động
Hàm đặc trưng – mối quan hệ
Phương trình nhiệt động cơ bản
24
Dùng các hàm đặc trưng để xét chiều
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN THẾ NHIỆT ĐỘNG
25
Đối với quá trình thuận nghịch chỉ sinh công thể tích
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT ĐẾN THẾ ĐẲNG ÁP
26
Đối với quá trình thuận nghịch chỉ sinh công thể tích
