CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC doc

CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
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
1.1 KHÍ LÝ TƯỞNG
CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1.2. Các định luật thực nghiệm
pV = const hay p
1
V
1
= p
2
V
2

Boyle Mariotte
Charles
Gay Lussac
Avogadro  hệ quả
Phương trình trạng thái khí lý tưởng pV = nRT
Định luật Dalton p
tp
= Σ p
i

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/m
2
= 1Pa = 10
-5
bar = 1,0197.10
-5

at = 7,5006.10
-3
mmHg
CHƯƠNG 1: KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
1.1 KHÍ THỰC
Khí
a(atm.lit
2
/mol
2
)
b(lit/mol)
He
0,034
0,0237
H
2

0,244
0,0266
N
2

1,390
0,0391
CO
1,489
0,0399
O
2

1,36
0,0318
C
2
H
4

4,466
0,0571
CO
2

3,588
0,0427
NH
3

4,16
0,0371
H
2
O
5,452
0,0305
Hg
8,084
0,0170
Hằng số Vander Waals đối với một số khí

5
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

6
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
– Hệ đoạn nhiệt (chỉ có thể trao đổi công)
7
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
Nhiệt: chuyển động hỗn loạn
8
Chỉ xét công thể tích!!!
r
9
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.2. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
Trạng
thái 1
(U
1
)
Trạng
thái 2
(U
2
)
∆U = U
2
- U
1
= Q – A
Áp dụng vào một số quá trình:
Quá trình đẳng tích (V = const): A = 0, Q
V
= U

Quá trình đẳng áp (p = const)
U = Q – A  Q = U + A

 Q
p
= U + A
p
= U + pV = U + (pV) = (U + pV)
 Q
p
= H
Với H = U + pV được gọi là enthalpy
Quá trình giãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng

10
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 + RTn
Hệ quả định luật Hess:
H
th
= – H
ng
H
pư
= (Lưu ý, đối với đơn chất,

H
S
= 0)

H
pư
=


S
đ
S
c
HΔHΔ


C
c
C
đ
HΔHΔ
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
11
2.3. ĐỊNH LUẬT HESS
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
Mở rộng áp dụng định luật Hess
H
phl
= H
2
ht
– H
1
ht

H
pư
=
 

c,lkđ,lk
EE
12
-1131 Na
2
CO
3
(s) 49 C
6
H
6
(l) -92 HCl(g)
-127 AgCl(s) -278 C
2
H
5
OH(l) 95.4 N
2
H
4
(g)
-1260 C
6
H

12
O
6
(s) -201 CH
3
OH(g) -46 NH
3
(g)
-207 NO
3
-
(aq) -85 C
2
H
6
(g) -286 H
2
O(l)
-240 Na
+
(aq) 52 C
2
H
4
(g) -394 CO
2
(g)
106 Ag
+
(aq) -74.8 CH

4
(g) -111 CO(g)
13
14
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 C
P

nhiệt dung đẳng tích C
V

Và C
P
= C
V
+ R

15
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
(i = 0, 1, 2, –2)
Với a
o

, a
1
… là các hệ số thực nghiệm (tra trong sổ tay)
– Ở tại các nhiệt chuyển pha, C
p
không xác định.
– C
p
rắn thay đổi rõ hơn các trạng thái khác.
– C
p
lỏng lớn hơn C
p
rắn và khí.
Sự phụ thuộc của nhiệt dung vào nhiệt độ
16
CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC
2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIỆU ỨNG NHIỆT –
ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF


2
1
12
T
T
p
T
pu
T

pu
dTCΔHΔHΔ
17 17
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

18
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.1. MỞ ĐẦU
Quá trình tự xảy
Quá trình không tự xảy
Quá trình thuận nghịch
Quá trình bất thuận nghịch
Công của quá trình thuận nghịch là cực đại (A
TN
max)
Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngược nhau, các
trạng thái trung gian giống nhau, không gây nên biến đổi
gì trong hệ cũng như môi trường.
19
– 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
bằng.
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
20
3.2. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - ENTROPY
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
Trong một hệ cô lập thì S chỉ có tăng hoặc bằng 0 chứ
không bao giờ giảm (∆S ≥ 0)
∆S ≥ 0 ???
T
Q
S
TN

T = const, TN








T
Qδ
SΔ









T
Qδ
dS
Đây là biểu thức vi phân tổng quát của nguyên lý II
QT bất kỳ
hay
21
Xét quá trình
diễn ra trong
hệ cô lập
Quá trình thuận nghịch
∆S = 0  cân bằng
Quá trình bất thuận nghịch
∆S > 0  tự xảy
Lưu ý: Nếu hệ không cô lập có thể cô lập hệ bằng cách
ghép thêm môi trường: ∆S
cô

lập
= ∆S
hệ
+ ∆S
môi

trường

∆S có tính cộng tính
22
Biến thiên entropy trong một số quá trình thuận nghịch:
QT đẳng áp
QT đẳng tích
QT đẳng nhiệt
Biến thiên entropy trong một phản ứng hóa học

Lưu ý: có thể tính được
biến thiên entropy của
các quá trình bất thuận
nghịch bằng cách phân
tích nó thành các giai
đoạn thuận nghịch và sử
dụng cộng tính của hàm
entropy.


2
1
T
T
p
T
dTC
SΔ



2
1
T
T
V
T
dTC
SΔ
T
Q
S
T
T

S
pư(2)
= S
pư(1)
+

2
1
T
T
p
T
dTCΔ
23
3.2. NGUYÊN LÝ III CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC – ENTROPY
TUYỆT ĐỐI

CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
Entropy của một chất rắn nguyên chất có cấu tạo tinh thể
hoàn chỉnh lý tưởng, ở 0
o
tuyệt đối là bằng không.
0SlimS
T
0T
o


24
3.4. HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ
BẢN
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
Thế nhiệt động
Hàm đặc trưng – mối quan hệ
Phương trình nhiệt động cơ bản
Dùng các hàm đặc trưng để xét chiều
25
CHƯƠNG 3: CHIỀU VÀ GiỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN THẾ NHIỆT ĐỘNG










121
T
2
T
T
1
T
1
HΔ
T
GΔ
T
GΔ
12









121
T
2
T
T
1

T
1
UΔ
T
FΔ
T
FΔ
12
Đối với quá trình thuận nghịch chỉ sinh công thể tích