Chương 1. Nhiệt hóa học potx

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
Ch ng 1. Nhi t hóa h cươ ệ ọ
Ch ng 2. Chi u và gi i h n c a quá trìnhươ ề ớ ạ ủ
Ch ng 3. Cân b ng hóa h cươ ằ ọ
Ch ng 4. Lý thuy t cân b ng phaươ ế ằ
Ch ng 5. Cân b ng pha trong h m t c u tươ ằ ệ ộ ấ ử
Ch ng 6. Dung d ch, cân b ng l ng - h iươ ị ằ ỏ ơ
Ch ng 7. Cân b ng l ng – r nươ ằ ỏ ắ
Ch ng 8. Hóa keoươ
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
)