BÀI GIẢNG HÓA LÝ 1

H O AÙ L YÙ 1
Physical Chemistry

Traàn Mai Phöông



/>

CHƯƠNG 1

NGUYÊN LÝ 1
CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ
NHIỆT HOÁ HỌC



MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ
ĐỊNH NGHĨA
. Hệ
. Môi trường
. Hệ vó mô
. Hệ mở
. Hệ đóng
. Hệ cô lập
. Hệ đoạn nhiệt

.Hệ nhiệt động (cân bằng)
.Trạng thái
.Thông số trạng thái
.Hàm trạng thái; hàm quá trình

.Quá trình
.Pha ; Nhiệt chuyển pha
. Bề mặt phân chia pha;
.Nội năng (U)
.Công (A) và nhiệt (Q)


NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

dU = Q - A

Hệ sinh
Hệ nhận

Công
(A > 0)
(A < 0)

Nhiệt
(Q < 0)
(Q > 0)


NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

U = Q - A
Dạng tích phân của nguyên lý thứ nhất:
V2

ΔU = Q -

 PdV

V1

Nếu hệ chỉ sinh công thể tích (công dãn nở / công cơ học):
A = P dV  dU = Q - P dV


U= q + w


Áp dụng nguyên lý thứ nhất cho một số quá trình

a) Quá trình đẳng tích
V = const, dV = 0



V2

Av =

 PdV  0

V1

ΔU = Q - A



Qv = ΔU

Nhiệt hệ nhận trong quá trình đẳng tích bằng biến thiên nội
năng của hệ.


Áp dụng nguyên lý thứ nhất cho một số quá trình

b) Quá trình đẳng áp
P = const, dP = 0

 AP =

V2

 PdV  P(V2  V )

V1

QP = ΔU + AP
= ΔU + PΔV
= ΔU + Δ(PV)
= Δ (U + PV)

Enthalpy

H = U + PV (hàm trạng thái, hàm nhiệt)
QP = ΔH

Nhiệt hệ nhận trong quá trình đẳng áp bằng biến thiên
enthalpy của hệ.


Áp dụng nguyên lý thứ nhất cho một số quá trình

c) Quá trình đẳng áp khí lý tưởng:
Đối với n mol khí lý tưởng: PV = nRT
 Ap = PΔV = Δ(PV) = Δ(nRT) = nR.ΔT

 ΔUp = Qp - nR.ΔT


Áp dụng nguyên lý thứ nhất cho một số quá trình

d) Quá trình giãn nở đẳng nhiệt khí lý tưởng:
Theo đònh luật Joule: nội năng khí lý tưởng chỉ phụ thuộc
vào nhiệt độ (T không đổi thì U không đổi)  ΔUT = 0.

 Q T = AT =

V2

V2

V1

V1

 PdV  

nRT
V2
P1
dV  nRT ln
 nRT ln
V
V1
P2


NHIỆT DUNG
Nhiệt dung: nhiệt lượng cần thiết để nâng
nhiệt độ của một vật lên một độ (cal/độ; J/độ)

(không có sự biến đổi chất hay chuyển pha)

Nhiệt dung riêng: nhiệt lượng cần thiết để nâng
nhiệt độ của một đơn vò khối lượng của vật lên
một độ (cal/gam.K; J/gam.K) (không có sự biến

đổi chất hay chuyển pha)

Nhiệt dung trung bình trong khoảng nhiệt độ T1-T2

(không có sự biến đổi chất hay chuyển pha)

Q
Q
C


T1  T2 T


Nhieät dung thöïc:

Q
C
dT

T2



Q = C .(T2  T1 )  CdT
T1

T2

1
CdT
 C

(T2  T1 ) T
1


 Q 
 H 
- Nhieät dung ñaúng aùp: Cp = 

 

 dT  p  dT  p


Q

U




- Nhieät dung ñaúng tích: CV = 




 dT  V  dT  V



Cp = CV + R


Sự phụ thuộc của nhiệt dung vào nhiệt độ:

Trong vùng nhiệt độ trung bình, nhiệt dung phụ
thuộc nhiệt độ theo các công thức thực nghiệm:

Cp = a0 + a1T + a2T2 + a-2T-2

NHIỆT HOÁ HỌC

•Nhiệt phản ứng
•Nhiệt sinh
•Nhiệt cháy


Germain Henri Hess (1802 - 1850)

Đònh luật Hess
Trong quá trình đẳng áp hoặc
đẳng tích, nhiệt phản ứng chỉ
phụ thuộc vào trạng thái đầu
và trạng thái cuối mà không
phụ thuộc vào các trạng thái
trung gian.


Chú ý
H = U + PV  H = U + (PV)
Hệ rắn, lỏng:
(PV) rất nhỏ  0
 H = U
Hệ khí, đẳng nhiệt:
(PV) = (nRT) = RTn
 H = U + RTn
n: biến thiên số mol khí của phản ứng (quá trình)

Hệ quả của đònh luật Hess:
a. Hthuận = -Hnghòch
b. Hpư = HScuối - HSđầu
c. Hpư =Hchđầu - Hchcuối


Nhiệt hòa tan - nhiệt pha loãng:
Nhiệt hòa tan vi phân (nhiệt hòa tan riêng phần)
Nhiệt hòa tan tích phân (nhiệt hòa tan toàn phần
Nhiệt hòa tan vô cùng loãng
Nhiệt pha loãng


Năng lượng liên kết:
Hpư = Elkđầu - Elkcuối


Ảnh hưởng nhiệt độ đến nhiệt phản ứng - Đònh luật Kirchhoff
Biểu thức của đònh luật:

H
(
) P  CP hay
T

U
(
)V  C v
T

Dạng tích phân:
a) HT =  H0 +

T



0

C p .dT

 H0 : hằng số tích phân, là HƯN ở 00K (ngoại suy)
b)

H T2  H T1

+



T2

T1

C p .dT


Ảnh hưởng nhiệt độ đến nhiệt phản ứng - Đònh luật Kirchhoff

Do Cp =



(ai T )
i

CP  (ai T i )


ai i 1
H T  H 0   .T
i 1
ai i 1
H T2  H T1  
(T2  T1i 1 )
i 1




H T2 H T1


+



T2

T1

C p .dT

CP raỏt nhoỷ (vaứi chuùc cal)
CP = 0 H T const
1



T0 heùp
CP = const H T H T C P (T2 T1 )
2
1