Tải bản đầy đủ

Bài giảng bài 4 nhiệt động hóa học

THERMOCHEMISTRY

NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC


I.KHÁI NIỆM
1.Nhiệt động hóa học
- Nghiên cứu sự chuyển hóa giữa hóa năng và các
dạng năng lượng khác.
- Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học.
- Điều kiện bền cuả hệ hóa học.
2.Hệ nhiệt động
Là tập hợp một hay nhiều chất ở điều kiện xác định
p, t0, nồng độ.


Hệ + Môi trường xung quanh = Vũ trụ

 Hệ là tập hợp các vật thể xác định trong
không gian nào đó và phần còn lại xung quanh
gọi là môi trường : VŨ TRỤ

Phân loại hệ :


HỆ HỞ

HỆ KÍN

HỆ CÔ LẬP

Hệ kín chỉ
có thể trao
đổi E với
MT ngoài

Hệ cô lập không
trao đổi chất và E
với MT ngoài


Hệ dị thể
Hệ đoạn nhiệt: DQ = 0
Hệ đẳng nhiệt: DT = 0
Hệ đẳng áp : DP = 0
Hệ đẳng tích : DV = 0

Hệ đồng thể


3.Trạng thái
- Một hệ có thể
tồn tại ở những
trạng thái khác
nhau.

P,
t0,
C,

Thông
số

trạng
thái

V,
năng lượng
….

Trạng thái cân bằng: là trạng thái tương ứng với hệ
cân bằng khi các thông số trạng thái giống nhau ở mọi
điểm của hệ và không thay đổi theo thời gian.


Hàm trạng thái
 Hàm trạng thái : biến thiên giá trị của hàm chỉ
phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ
DF = F(cuối) – F (đầu)
 Là hàm của các thông số trạng thái
 Hàm trạng thái phụ thuộc vào trạng thái của hệ
 Các thông số trạng thái có thể là hàm trạng thái nhưng
cũng có thể là biến số trạng thái


Trong quá trình biến đổi trạng thái, biến thiên của hàm
trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối chứ
không phụ thuộc vào đường đi.

A

B
C


Trạng thái chuẩn
 Chất phải tinh khiết và ở trạng thái liên hợp bền
 Nếu là chất rắn phải ở dạng đa hình bền.
 Nếu là chất khí thì phải là khí lý tưởng.
 Nếu là chất ở trong dung dịch thì C = 1 mol/lít.
 Áp suất chuẩn là 101,325 kPa (tương ứng 1 atm)
 Nhiệt độ chuẩn có thể là nhiệt độ bất kỳ, thường là

25oC = 298oK


4.Quá trình
P1
hệ
hóa học

T1
C1

P2
Quá trình

hệ
hóa học

V1
F1 = F(P1,T1,C1,V1)

T2
C2
V2

F2 = F(P2,T2,C2,V2)

Một số quá trình hay gặp:
- Đẳng áp: P = const - DP=0
- Đẳng tích: V = const - DV=0
- Đẳng nhiệt: T = const - DT= 0


QUÁ TRÌNH - là con đường mà hệ chuyển từ
trạng thái này sang trạng thái khác có sự biến
đổi ít nhất một thông số trạng thái


QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH
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.
QUÁ TRÌNH BẤT THUẬN NGHỊCH –
Là các qt không thoả mãn các điều kiện trên.
Quá trình có ma sát đều là qt bất thuận nghịch
Các qt tự xảy ra trong tự nhiên đều là qt bất
thuận nghịch.


6.Năng lượng
Năng lượng là thước đo sự chuyển động của vật chất
Năng lượng = Ngoại năng + Nội năng (U)
(động năng, thế năng)
2

 P.dV
1

Hệ
hóa học

Thực hiện qt
Trao đổi với Môi trường
Nhiệt Q = m c (ts-tđ)


NỘI NĂNG (U)
U = Etịnh tiến +Equay+Edao động+Ehút,đẩy + Enhân


Lượng nhiệt trao đổi mà môi trường nhận tính bằng :
Q = m c (ts-tđ)
- c là nhiệt dung riêng : lượng nhiệt cần cung cấp để
1 gam chất tăng lên 1 độ (cal/g.độ hay J/g.độ)
- m khối lượng của hệ m= mct + mdm
- tđ , ts nhiệt độ ban đầu và sau phản ứng
Nhiệt Q là thước đo sự chuyển động hỗn loạn của hệ
Nhiệt độ t0 : biểu hiện mức độ chuyển động hỗn loạn
t0  mức độ chuyển động hỗn loạn 


2

Công W = P.dV thước đo sự chuyển động có
hướng của hệ (chủ yếu là công
1
giãn nở chống lại áp suất)



Hiệu ứng nhiệt của một quá trình hóa học là lượng
nhiệt hệ thu vào hay tỏa ra khi thực hiện quá trình
Đơn vị năng lượng
1 cal = 4,18 J
1 Kcal = 1000 cal


•Nhiệt (Q) là thước đo
sự chuyển động nhiệt
hỗn loạn của các tiểu
phân.
 Công (W) là thước đo
sự chuyển động có
trật tự có hướng của
các tiểu phân trong
trường lực.


Quy ước về dấu của nhiệt và công


II.NGUYÊN LÝ I – HIỆU ỨNG NHIỆT
1. Nguyên lý I
Nội dung : Định luật bảo toàn năng lượng
Q = W + DU
Q: lượng nhiệt cung cấp cho hệ
W: công chống lại các lực bên ngoài W =
DU : sự biến đổi nội năng

2

 P.dV
1

U : năng lượng bên trong của hệ bao gồm động
năng và thế năng của các tiểu phân trong hệ
U: tính chất, đại lượng xác định trạng thái của hệ
U: hàm trạng thái DU = U2 - U1


2. Aùp dụng nguyên lý I cho các quá trình
Quá trình đẳng tích: V =const  W =0
 QV = DU = U2 –U1
Quá trình đẳng áp: P =const  W = P (V2 – V1)
 QP = W+ DU = P(V2 – V1) + U2 –U1
 QP = U2 + PV2 – (U1 + PV1)
Đặt entalpi H = U + PV
QP = H2 - H1 = DH

H là đại lượng năng lượng
H : xác định trạng thái
H2 - H1 = DH

Đối với các chất khí: PDV = DnRT

 Qp = Qv + DnRT


Quá trình đẳng nhiệt: T =const  DU=0
V2

V2

nRT
V2
P1
QT  WT   PdV  
dV  nRT . ln  nRT . ln
V
V1
P2
V1
V1

3. Hiệu ứng nhiệt
a.Khái niệm: là lượng nhiệt hệ thu vào hay tỏa ra khi
thực hiện quá trình
P =const: hiệu ứng nhiệt =Qp = DH
V=const: hiệu ứng nhiệt = Qv
Các phản ứng thường xảy ra ở ở P =const
 hiệu ứng nhiệt = DH
Đơn vị DH : kJ/mol ; kcal/mol


Các dạng năng lượng

Hệ thống

V= hằng số, ΔU=Qv

Hệ thống

P= hằng số, ΔU=Qp + P ΔV


Entalpi là hàm trạng thái,
thông số dung độ

Đa số các phản ứng hóa học thường được tiến hành ở áp
suất không đổi nên hiệu ứng nhiệt của phản ứng được xác
định bằng DH của phản ứng.


Entalpi là hàm trạng thái về
không phụ thuộc vào quá trình

Nguyên lý 1 Nhiệt hóa học :
Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng
thái 2 theo nhiều đường biến đổi
khác nhau nhưng chỉ phụ thuộc
vào trạng thái đầu và trạng thái
cuối của hệ thống mà thôi


b.Hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn – Entalpi mol chuẩn thức:
Điều kiện chuẩn: - tính cho 1 mol chất
- ở p =1atm ; t =250C (2980K)
Ký hiệu : DH0 hoặc DH f0298
Đơn vị : Kcal/mol hay KJ/mol
 Entalpi mol chuẩn thức là hiệu ứng nhiệt của phản
ứng tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất ở trạng thái
tự do bền vững nhất.
 Quy ước : DHfo298oK(đơn chất) = 0


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×