MÔN HỌC HÓA LÝ 1 CHƯƠNG 1 - NHIỆT HÓA HỌC pps

1
HÓA LÝ 1
HÓA LÝ 1
(physical chemistry 1)
(physical chemistry 1)
ThS. NGUY N H U Ễ Ữ
S NƠ
MÔN HỌC
2
N I DUNG 30 Ộ
N I DUNG 30 Ộ
tiết
tiết
Chương 1. Nhiệt hóa học
Chương 2. Chiều và giới hạn của quá trình
Chương 3. Cân bằng hóa học
Chương 4. Lý thuyết cân bằng pha
Chương 5. Cân bằng pha trong hệ một cấu tử
Chương 6. Dung dịch, cân bằng lỏng - hơi
Chương 7. Cân bằng lỏng – rắn
Chương 8. Hóa keo
3
NHIỆT HÓA HỌC
NHIỆT HÓA HỌC
CHEMICAL THERMODYNAMICS
CHEMICAL THERMODYNAMICS
CHƯƠNG 1
4
MỤC TIÊU CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
MỤC TIÊU CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
•

Nghiên cứu các quy luật về sự biến chuyển tương hỗ của hóa năng và
các dạng năng lượng khác trong các quá trình hóa học.
•
Nghiên cứu các điều kiện tự diễn biến (phản ứng hóa học) và các điều
kiện bền vững (trạng thái cân bằng) của các hệ hóa học.
5
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
•
Systems and Surroundings
Systems and Surroundings
(
(Hệ
thống và môi trường)
•
System (Hệ): part of the universe
we are interested in.
•
Surroundings(môi trường ): the
rest of the universe.
6
a. Hệ:
là lượng nhất định của một hay nhiều chất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và
nồng độ nhất định
- Hệ mở
- hệ kín
- hệ cô lập
- hệ đoạn nhiệt
- Hệ đồng thể, dị thể,
1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả

1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả
7
b. Trạng thái
tập hợp tất cả các tính chất vĩ mô của hệ
- Thông số trạng thái: T, P, V, m, C, d, Cp,…
- Thông số cường độ: T, P, C, d,
- Thông số dung độ: V, m, U,
- Hàm trạng thái
U = f(T,P,n,…)
1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả
1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả
8
c. Quá trình
Con đường mà hệ chuyển từ TT này sang TT khác
- Quá trình mở
- Quá trình kín (chu trình)
- Quá trình có V, P, T, q = const
- Hàm quá trình
d. Pha
tập hợp những phần đồng thể của hệ có cùng tính chất lý hóa
1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả
1. M T S KHÁI NI M C B NỘ Ố Ệ Ơ Ả
9
2. NHIỆT VÀ CÔNG
2. NHIỆT VÀ CÔNG
Năng lượng là thước đo độ vận động của vật chất. ứng với những hình
thái vận động khác nhau của vật chất chúng ta có những hình thái
năng lượng khác nhau như thế năng, động năng, nội năng…
Hai dạng thể hiện của năng lượng hóa học là:
NHIỆT (Q) và CÔNG (W)

Lưu ý: không có giá trị năng lượng bằng 0 tuyệt đối mà chỉ có năng
lượng bằng 0 ứng với một hệ quy chiếu chuẩn nào đó.
10
Nhiệt
Nhiệt
Nhiệt (q) là thước đo sự chuyển động hỗn loạn (chuyển
động nhiệt) của các tiểu phân tạo nên chất hay hệ.
Công
Công
Công (w) là thước đo sự chuyển động có trật tự và có
hướng của các tiểu phân theo hướng của trường lực
Nội năng (U)
Nội năng (U)
Nội năng (U) là năng lượng có sẵn, ẩn dấu bên trong hệ
11
Quy c v d uướ ề ấ
Quy c v d uướ ề ấ
Theo qui ước về dấu của nhiệt động học:

•
Nếu hệ tỏa nhiệt thì nhiệt có trị số âm, q < 0.
•
Nếu hệ thu nhiệt thì nhiệt có trị số dương, q > 0.
•
Nếu hệ nhận công thì công có trị số âm, W < 0.
•
Nếu hệ sinh công thì công có trị số dương, W > 0.
12
3. NGUYÊN LÝ I – NHIỆT ĐỘNG HỌC
3. NGUYÊN LÝ I – NHIỆT ĐỘNG HỌC

BIỂU THỨC TOÁN HỌC
Nếu q
i
và w
i
là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường
ngoài theo đường quá trình i thì q
i
và w
i
riêng rẽ thay đổi theo
đường quá trình nhưng tổng số q
i
+ w
i
luôn luôn là một hằng số
không tùy thuộc đường quá trình mà chỉ tùy thuộc vào trạng
thái đầu và trạng thái cuối của hệ mà thôi
U = Q+ A∆
Do quy ýớc về dấu nên biểu thức nguyên lý 1 được viết lại
như sau:
U = Q- A∆
13
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
a. Quá trình đẳng tích
V= h ng s , dV=0 ằ ố
Q
V
= U Δ

b. Quá trình đẳng áp
P = h ng s , dP=0 ằ ố
Q
p
= H Δ
Nếu hệ là khí lý tưởng thì pV=nRT
W
p
= nR TΔ
UΔ
p
= Q
p
–
nR TΔ
14
c. Quá trình giản nở đẳng nhiệt KLT
Định luật Joule: nội năng của khí lý tưởng chỉ
phụ thuộc vào nhiệt độ
UΔ
T
= 0
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
15
4. ĐỊNH LUẬT HESS
4. ĐỊNH LUẬT HESS
N i dung nh lu t Hessộ đị ậ
Trong quá trình đẳng áp hay đẳng tích, nhiệt phản
ứng chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái

cuối mà không phụ thuộc vào trạng thái trung gian
của quá trình
Q
V
= ΔU và Q
p
= ΔH
Đối với các quá trình của khí lý
tưởng:
ΔH = ΔU + RTΔn.
H = U + PV ( enthalpy) – hàm trạng thái
16
4. ĐỊNH LUẬT HESS
4. ĐỊNH LUẬT HESS
H qu nh lu t Hessệ ả đị ậ
HΔ
ngh chị
= - HΔ
thu nậ
HΔ
ph n ngả ứ
= HΔ
s
sp
HΔ
s
tc
HΔ
ph n ngả ứ
= HΔ

c
tc
HΔ
c
sp
ΔH
s

: nhiệt sinh, nhiệt tạo thành
ΔH
c

: nhiệt cháy, thiêu nhiệt
17
∆H
1
= ∆H
2
+ ∆H
3


18
M I QUAN H GI A ENTANPI VÀ N I N NGỐ Ệ Ữ Ộ Ă
M I QUAN H GI A ENTANPI VÀ N I N NGỐ Ệ Ữ Ộ Ă
Đối với những quá trình có chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng ở thể khí thì
∆
H
và
∆

U có thể khác xa nhau.
Với chất khí:
P
∆
V =
∆
nRT
Trong đó
∆
n là hiệu số phân tử gam của các sản phẩm khí với số phân tử gam của
các chất khí tham gia phản ứng.
Như vậy:

∆Η
=
∆
U +
∆
nRT
Khi
∆
n = 0 thì
∆
H =
∆
U , nhưng khi
∆
n
≠
0 thì

∆
H
≠

∆
U
19
5. NHI T DUNG (C)Ệ
Nhiệt dung: Nhiệt dung riêng của một chất bất kỳ
là nhiệt lượng cần cung cấp cho một đơn vị khối
lượng chất đó để làm tăng nhiệt độ thêm 1
o

- Nhiệt dung riêng
Q
c
dT
δ
=
-
Nhiệt dung đẳng tích
-
Nhiệt dung đẳng áp
Q
p
c
p
dT
δ
=

Q
v
c
v
dT
δ
=
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung
Cp = a
o
+ a
1
.T + a
2
.T
2
+
20
6. NHI T CHUY N PHA (Ệ Ể λ
cp
)
•
Nhiệt chuyển pha là nhiệt lượng cần thiết cần cung cấp cho
một đơn vị khối lượng chất thực hiện quá trình chuyển pha
•
Quá trình chuyển pha các chất nguyên chất là đẳng nhiệt
-
Nhiệt hóa hơi và nhiệt ngưng tụ:
λ
hh

= - λ
nt
-
Nhiệt nóng chảy và nhiệt đông đặt:
λ
nc
= - λ
đđ
- Nhi t th ng hoaệ ă

λ
th
= λ
nc
+ λ
hh
21
7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu ứng
nhiệt phản ứng
Định luật Kirchhoff
∆H
T
= ∆H
o
+ ∆∆C
p
dT
Công thức gần đúng (trong khoảng nhiệt độ hẹp)
∆H
T2

= ∆H
1
+ ∆C
p
(T
2
– T
1
)