giáo trình nguyên lý II nhiệt động học

III/ Giảng bài mới
Các nội dung giảng
Thời
gian
(phút)
Phương
pháp
Hoạt động của ngừơi dạy Hoạt động của người
học
Phương tiện,
đồ dùng dạy
học
1/ Nguyên lý II của nhiệt
động học
Đó là nội dung nguyên lý II của
nhiệt động học. Nguyên lý II còn có
thể phát biểu: “Nhiệt không thể tự ý
truyền từ vật lạnh sang vật nóng ”
2/ Áp dụng nguyên lý II vào
hóa học
2.1/ Entropy (S):
Là thứơc đo mức độ hỗn nloạn của
trạng thái của hệ.
Biểu thức toán học:
∆≥
∫
2
1
T
T
T

dQ
Dấu bằng áp dụng cho quá trình
thuận nghịch.
Dấu >: áp dụng cho quá trình thuận
nghịch.
Để đặt trưng cho trạng thái của hệ
thuận lợi hơn, người ta dùng đại
lượng entropy (S).
S= klnW =
W
N
R
ln
3
10
Thuyết
trình
Thuyết
trình
Đặt vấn đề vào bài:
Có nhiều biến đổi hóa lý mà
nguyên lý I nhiệt động học
không giải quyết được, do đó
cần có một nguyên lý thứ hai để
giải quyết các biến đổi này.
Nguyên lý II dựa trên biến
đổi Entropi để xác định chiều
biến đổi xảy ra tự nhiên.
Người học lắng nghe,
chi lại kiến thức

Chú ý lắng nghe, ghi
lại kiến thức
Máy chiếu,
Bảng, phấn
K: hằng số Boltman,
k = 1,38.
10-33
R: hằng số khí
N: số Avogadro
W: Xác suất trạng thái của hệ
Do chuyển động nhiệt các phân tử
có khuynh hướng làm tăng Entropy
của hệ.
∆S = S
2
– S
1
>0
∆S: có thứ nguyên năng lượng/
mol. độ (Kcal/mol.độ, j/ mol.đô …)
2.2/ Dự đoán chiều hướng của
phản ứng.
Thực nghiệm cho thấy : chiều tự
diễn biến hóa học được xác định
bằng sự tác động tổng hợp của hai
yếu tố: khuynh hướng chuyển hệ về
trạng thái có mức năng lượng nhỏ
nhất và khuynh hướng đạt đến trạng
thái có xác suất lớn nhất.
Một vài quá trình thu nhiệt vẫn có

thể tự diễn biến.
2.3/ Trong phản ứng hóa học
a. Trong phản ứng hóa học
∆S = ∑S
sản phẩm
- ∑S
tác chất
b. Trong quá trình giãn nở (nén)
đẳng nhiệt (với khí lí tưởng):
∆S = nRln
1
V2
V
= -nRln
1
2
P
P
3
5
Thuyết
trình
Thuyết
trình
Cho một vài ví dụ thực tế
Trong hệ cô lập phản ứng diễn
ra kèm theo sự tăng entropy ∆S
>0
Chú ý lắng nghe, ghi
lại kiến thức

Lắng nghe, ghi lại kiến
thức
c/ trong quá trình thay đổi nhiệt
độ:
Nếu trong khoảng nhiệt độ T
1
và T
2
mà C
p
= const thì:
∆S = Cpln
1
2
T
T
Nếu trong khoảng nhiệt độ T
1
và T
2
mà Cv = const thì:
∆S = C
p
ln
1
2
T
T
3/ Chiều và giới hạn của quá
trình hóa học

a/ Năng lượng tự do Gibbs (G)
Năng lượng tự do (thế đẳng nhiệt
đẳng áp)
Một số tính chất:
- Thế đẳng nhiệt, đẳng áp là một
hàm trạng thái, nghĩa là trị số của nó
chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ.
- Trong một hệ, quá trình có thể tự
xảy ra mà không cần tiêu tốn công
ngoài kèm theo sự giảm thế năng
đẳng áp của hệ.
∆G = G
2
– G
1
<0
- Nếu sau một quá trình biến đổi hệ
đạt tới trạng thái ổn định ∆G = 0
b/ Tính ∆G của phản ứng hóa học
∆G
p/ư
= Σ∆G
sp
- Σ∆G
tc
Ví dụ: tính hiệu ứng nhiệt của phản
4
10
Thuyết
trình

Thuyết
trình,
Ví dụ 2: tính ∆H, ∆U, ∆S, ∆G
của phản ứng:
ZnO
(r)
+ CO
(k)
= Zn
(r)
+ CO
2(k)
ở 298
o
K
Cho biết:
Lắng nghe ghi lại kiến
thức
Suy nghĩ trả lờii câu
hỏi
ứng:
C
2
H
4(k)
+ H
2(k)
→C
2
H

6(k)
ở 298
o
K
Biết C
2
H
4
(k) C
2
H
6
(k)
∆H(KJ/mol) 52,30 -84,68
c/ Biểu thức toàn học thế đẳng
áp.
Để quá trình tự xảy ra:
∆G < 0
Mặt khác, nếu dùng H và T.S để
biểu thị khuynh hướng tư biến đổi
của hệ, ta có:
∆H <0; và T. ∆S >0
Phối hợp hai điều kiện lại:
∆H – T. ∆S <0
Để đạt trạng thái cân bằng:
∆G = 0(*)
∆H = T. ∆S
Hay ∆H – T. ∆S = 0 (*’)
=>
Khi đó:

G
2
– G
1
= (H
2
– H
1
) – (TS
2
– TS
1
)
Hay
G
2
– G
1
= (H
2
– TS
2
) – (H
1
– TS
1
)
Vậy biểu thức toán học:
Vậy tiêu chuẩn để quá trình tự xảy
7

phát
vấn
Thuyết
trình
ZnO(r)
∆H
o
298(KJ/mol) -349
∆S
o
298(KJ/mol) 43,5
CO
(k)
Zn
(r)
CO
2(k)
-110,5 0 -393,51
197,4 41,6 213,6
Lắng nghe ghi lại kiến
thức
∆G = ∆H – T. ∆S
G = H – T. S
ra là: ∆G <0
Hay ∆H – T.∆S <0
d/ Dự đoán chiều hướng diễn ra
của phản ứng
Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp quá
trình sẽ tự diễn ra nếu thế đẳng áp
giảm và hệ đạt trạng thái cân bằng

khi thế đẳng áp không thay đổi
Muốn cho quá trình tự xảy ra theo
chiều thuận thì:
∆G <0 Hay ∆H - T∆S <0
4 Thuyết
trình
Lắng nghe ghi lại kiến
thức