CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

Chia sẻ: Nguyễn Văn Quân | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

314
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'chiều và giới hạn của quá trình', tài liệu phổ thông, hóa học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ II CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH Nguyen 1
1. Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Là một biến đổi xảy ra được một cách tự nhiên mà không cần tác động của yếu tố bên ngoài.  Một biến đổi tự nhiên không nhất thiết phải xảy ra nhanh.  Chiều của biến đổi tự nhiên có thể phụ thuộc vào nhiệt độ.  Xét về mặt năng lượng các quá trình hóa học có xu hướng tự diễn ra khi có sự giảm enthalpy. Nguyen 2
1. Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Tuy nhiên, một số quá trình vẫn diễn ra khi enthalpy bằng 0 hoặc lớn hơn 0. Do đó, chỉ dựa vào sự biến đổi nội năng (hay Enthalpy ∆ H) thì không thể tiên đoán được chiều phản ứng.  Để tiên đoán chính xác chiều hướng của phản ứng ta cần phải xem xét một yếu tố nữa đó là ĐỘ MẤT TRẬT TỰ của hệ (được thể hiện qua giá trị ENTROPY ký hiệu là S) Nguyen 3
Các quá trình thuận nghịch Reversible Processes Trong một quá trình thuận nghịch hệ thống thay đổi theo cách hệ thống và môi trường xung quanh có thể trở lại trạng thái ban đầu bởi quá trình thuận nghịch (In a reversible process the system changes in such a way that the system and surroundings can be put back in their original states by exactly reversing the process) Sự thay đổi là rất nhỏ ở quá trình thuận nghịch (Changes are infinitesimally small in a reversible process.) Nguyen 4
Quá trình bất thuận nghịch Irreversible Processes  Quá trình bất thuận nghịch không thể thực hiện quá trình ngược lại khi hệ thống thay đổi (Irreversible processes cannot be undone by exactly reversing the change to the system)  Tất cả các quá trình tự phát đều là bất thuận nghịch (All Spontaneous processes are irreversible)  Tất cả các quá trình xảy ra thực tế là bất thuận nghịch (All Real processes are irreversible ) Nguyen 5
2. Entropy Entropi (S) là thước đo độ hỗn loạn của trạng thái của hệ thống. Các biến đổi xảy ra tự nhiên thì đi kèm với sự tăng entropy Entropy là một hàm trạng thái Cho 1 hệ thống: ∆ S = Scuối Sđầu Nếu ∆ S > 0 hệ thống mất trật tự hơn ∆ S
Tính chất của entropi Mỗi chất có giá trị entropi riêng của mình , phân tử càng phức tạp thì entropi càng lớn. Entropi của mọi chất ở 0K đều bằng 0 vì chúng chỉ còn một trạng thái sắp xếp duy nhất (W=1). Entropi của các chất tăng theo sự tăng của nhiệt độ. Entropi là một hàm trạng thái do đó sự tăng entropi của một quá trình tính theo công thức: ∆ Sor = ΣnSsản phẩm - ΣnStác chất Nguyen 7
Entropy tiêu chuẩn S 0 298 Là giá trị Entropy của 1 mol chất đo ở điều kiện điều kiện tiêu chuẩn có áp suất 1 atm (760 mm Hg), và nhiệt độ bằng 25oC (298.15K) Đơn vị tính của S0298 là cal/mol.K hoặc J/mol.K Nguyen 8
Sự biến đổi entropy Entropy Changes  Nhìn chung, entropy tăng khi : +Khí được tạo ra từ dạng lỏng và rắn + Dung dịch hoặc chât hòa tan được tạo ra từ chất rắn + Số lượng phân tử khí tăng + Số lượng phân tử tăng  In general, entropy increases when  Gases are formed from liquids and solids.  Liquids or solutions are formed from solids.  The number of gas molecules increases.  The number of moles increases. Nguyen 9
Định luật 3 nhiệt động học Third Law of Thermodynamics Entropy của chất kết tinh hoàn toàn ở nhiệt độ không tuyệt đối là bằng không (The entropy of a pure crystalline substance at absolute zero is 0). Nguyen 10
Một số quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học: So tăng (∆ So>0) khi các chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng hay khí. Ví dụ: H2O (r) → H2O (l) ∆ So>0 So tăng (∆ So>0) khi một chất rắn hay lỏng hòa tan vào nước hay dung môi. So giảm (∆ So
Một số quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học: So giảm ở chất rắn mạng liên kết cộng hóa trị, So tăng khi liên kết có một phần tính kim loại. Ví dụ: So C(diamond) < So C(graphite) So tăng tỷ lệ với độ yếu và độ mềm của liên kết giữa các nguyên tử. So tăng theo độ phức tạp của phân tử. Nguyen 12
3. Nguyên lý II Nguyên lý II Không thể có quá trình tự chuyển năng lượng từ vật thể có các tiểu phân chuyển động trật tự sang vật thể có các tiểu phân chuyển động kém trật tự hơn. Hay Trong điều kiện năng lượng không đổi, hệ có khuynh hướng chuyển từ trạng thái có độ mất trật tự thấp sang trạng thái có độ mất trật tự cao hơn. Nếu hệ là cô lập và quá trình là TN: Nếu hệ là cô lập và quá trình là BTN: Nguyen 13
Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập Nếu: dS > 0 → Quá trình tự xảy ra dS = 0 → Quá trình đạt cân bằng Nếu xét chiều hệ không cô lập, ta có thể cô lập hệ bằng cách ghép thêm môi trường vào hệ ∆ Stc = ∆ Shệ + ∆ Smôi trường Nguyen 14
3. Nguyên lý II Entropy hệ cô lập – chiều hướng của quá trình Hệ cô lập = hệ khảo sát + nguồn nhiệt bên ngoài ∆Shệ cô lập = (∆Shệ khảo sát + ∆Snguồn nhiệt) ≥ 0 Nếu quá trình diễn ra là thuận nghịch (CB) thì entropy của hệ cô lập là không đổi: ∆Shệ cô lập = 0 Trong hệ cô lập diễn ra quá trình không thuận nghịch thì những quá trình này làm cho entropy của hệ cô lập tăng lên: ∆Shệ cô lập > 0 Nguyen 15
2. Entropy một số quá trình δQ  dS =  Nếu quá trình thuận nghịch ÷  T TN (TN) Ở một nhiệt độ xác định Khi hệ chuyển từ TT1 sang TT2 Nếu quá trình là bất thuận nghịch (BTN) hay tự xảy ra Nguyen 16
Entropy của một số quá trình thuận nghịch Quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích dS = C.(dT/T) Quá trình đẳng nhiệt ∆ ST = QT/T Nếu hệ là KLT: ∆ ST = nR.ln(V2/V1) = nR.ln(P1/P2) Nguyen 17
Ảnh hưởng của môi trường ∆ Stổng cộng = ∆ Shệ + ∆ Smôi trường ∆ Smôi trường tỷ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa ra từ hệ thống (-∆ H) và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ T. Tại áp suất không đổi, ta có thể viết : ∆ Smôi trường = -∆ H/ T ∆ Stổng cộng = ∆ Shệ - ∆ H/ T tức là: Nguyen 18
Ảnh hưởng của môi trường Ví dụ: Phản ứng 2 Mg (r) + O2 (k) → 2 MgO(r) ∆ Sor = -217 J.K-1.mol-1
Sự biến đổi Entropi của quá trình chuyển pha Nguyen 20