Chương 1. Nhiệt hóa học

Chia sẻ: Nguyễn Văn Quân | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

168
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành co giáo viên, sinh viên chuyên ngành lý hóa - Giáo trình nguyên lý hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 1. Nhiệt hóa học

MÔN HỌC HÓA LÝ 1 (physical chemistry 1) ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1
NỘI DUNG 30 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 2
CHƯƠNG 1 NHIỆT HÓA HỌC CHEMICAL THERMODYNAMICS 3
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. 4
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN • 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. 5
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN a. Hệ: là lượng nhất định của một hay nhiều chất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và nồng độ nhất định - Hệ m ở - hệ kín - hệ cô lập - hệ đoạn nhiệt - Hệ đồng thể, dị thể, 6
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 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,…) 7
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 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 8
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. 9
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 (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) là năng lượng có sẵn, ẩn dấu bên trong hệ 10
Qu y ước v ề d ấu 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. 11
3. NGUYÊN LÝ I – NHIỆT ĐỘNG HỌC BIỂU THỨC TOÁN HỌC Nếu qi và wi là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường ngoài theo đường quá trình i thì qi và wi riêng rẽ thay đổi theo đường quá trình nhưng tổng số qi + wi 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 12
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH a. Quá trình đẳng tích V= hằng số, dV=0 QV = Δ U b. Quá trình đẳng áp P = hằng số, dP=0 Q p = ΔH Nếu hệ là khí lý tưởng thì pV=nRT Wp =nRΔT ΔUp =Qp – nRΔT 13
NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH NHI c. Quá trình giản nở đẳng nhiệt KLT Định luật Joule: nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ ΔUT =0 14
4. ĐỊNH LUẬT HESS Nội dung định luật Hess 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 QV = ΔU và Qp = ΔH Đối với các quá trình của khí lý tưởng: ΔH = ΔU + RTΔn. H = U + PV ( enthalpy) – hàm trạng thái 15
4. ĐỊNH LUẬT HESS Hệ quả định luật Hess ΔHnghịch =- ΔHthuận ΔHphản ứng = ΔHssp ΔHstc ΔHphản ứng = ΔHctc ΔHcsp ΔHs : nhiệt sinh, nhiệt tạo thành ΔHc : nhiệt cháy, thiêu nhiệt 16
∆ H1 = ∆ H2 + ∆ H3 17
MỐI QUAN HỆ GIỮA ENTANPI VÀ NỘI MỐI NĂNG NĂNG 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 18
5 . NHIỆT DUNG ( C) 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 1o δQ - Nhiệt dung riêng c= dT δQv - Nhiệt dung đẳng tích cv = dT δQp - Nhiệt dung đẳng áp cp = dT Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung Cp = ao + a1.T + a2.T2 + .. 19
6. NHIỆT CHUYỂN PHA (λcp) • 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: λhh = - λnt - Nhiệt nóng chảy và nhiệt đông đặt: λnc = - λđđ - Nhiệt thăng hoa λth = λnc + λhh 20