- 1. của nhiệt động học – Nhiệt hóa học • Caùc khaùi nieäm vaø ñònh nghóa • Nguyeân lyù thöù nhaát cuûa nhieät ñoäng löïc hoïc • Ñònh luaät Hess • Nhieät dung • Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng – Ñònh luaät Kirchhoff
- 2. niệm Nhiệt hóa học: nghiên cứu quy luật & PP tính toán định lượng hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học. Hệ: phần vật chất vĩ mô được giới hạn để nghiên cứu Môi trường: phần thế giới xung quanh hệ. Môi trường có thể tương tác hoặc không tương tác với hệ.
- 3. mô: là hệ bao gồm một số rất lớn các tiểu phân sao cho có thể áp dụng các định luật xác suất và thống kê Hệ mở: là hệ có thể trao đổi chất và năng lượng với môi trường Hệ đóng: là hệ không trao đổi chất nhưng có thể trao đổi năng lượng với môi trường
- 4. lập: là hệ không trao đổi chất và năng lượng với môi trường Hệ đoạn nhiệt: là hệ không trao đổi nhiệt với môi trường Hệ nhiệt động (hệ cân bằng): là hệ mà các tính chất vĩ mô của nó không thay đổi theo thời gian khi môi trường không tác động đến hệ Hệ cô lập chưa ở trạng thái cân bằng thì sẽ tự chuyển đến trạng thái cân bằng
- 5. là tập hợp tất cả các tính chất vĩ mô (nhiệt độ, áp suất,…) của hệ. Một sự thay đổi rất nhỏ của các tính chất vĩ mô cũng làm hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Thông số trạng thái: là những đại lượng hóa lý vĩ mô đặc trưng cho mỗi trạng thái của hệ. VD: nhiệt độ, áp suất, khối lượng riêng, nhiệt dung,…
- 6. thông số trạng thái: 2 loại o Thông số cường độ: thông số không phụ thuộc vào lượng chất: nhiệt độ, áp suất, nồng độ,…. o Thông số dung độ: thông số phụ thuộc vào lượng chất: thể tích, khối lượng, nội năng,… o Hệ lý tưởng: thông số dung độ có cộng tính: dung độ của hệ bằng tổng dung độ các hợp phần
- 7. thái: là những đại lượng đặc trưng cho mỗi trạng thái của hệ, có thể biểu diễn dưới dạng một hàm số của các thông số trạng thái. VD: Nội năng U=U (T,P,ni,…) Entropy S=S (T,P,ni,…) Quá trình: là con đường mà hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Quá trình kín (chu trình): sau một số biến đổi, hệ trở lại trạng thái ban đầu Phân loại: quá trình tự xảy, không tự xảy, thuận nghịch, bất thuận nghịch,…
- 8. tập hợp những phần tử đồng thể của hệ có cùng thành phần hóa học và tính chất lý, hóa ở mọi điểm. Các pha phân cách nhau bởi bề mặt phân chia pha. Hệ đồng thể: chỉ gồm 1 pha Hệ dị thể: gồm 2 pha trở lên Nội năng U: là tập hợp tất cả các dạng năng lượng tiềm tàng trong hệ như năng lượng nguyên tử, phân tử, hạt nhân,… và các dạng năng lượng khác Nội năng là hàm trạng thái, có giá trị xác định tại mỗi trạng thái, không phụ thuộc vào cách hay con đường đạt đến trạng thái đó, ta không đo được giá trị tuyệt đói của nó, mà chỉ xác định được độ biến thiên U=U2-U1
- 9. và nhiệt Q: là hai hình thức truyền năng lượng của hệ Nhiệt chuyển pha : là nhiệt mà hệ nhận trong quá trình chuyển chất từ pha này sang pha khác VD: 1 mol nước đá nóng chảy ở 0 oC và 1 atm sẽ thu một nhiệt lượng là 1434,6 cal nóng chảy (H2O, 0oC, 1 atm)=1434,6 cal mol-1 =79,7 cal g-1 QUY ÖÔÙC Coâng A Nhiệt Q Heä sinh > 0 < 0 Heä nhaän < 0 > 0
- 10. trình ngược chiều nhau thì nhiệt chuyển pha trái dấu Công và nhiệt không phải là hàm trạng thái: giá trị phụ thuộc cách tiến hành quá trình noùng chaûy = -ñoâng ñaëc hoùa hôi = -ngöng tuï thaêng hoa = -ngöng keát
- 11. nhất của nhiệt động lực học Là 1 trường hợp riêng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, áp dụng cho truyền nhiệt “ Trong 1 quá trình bất kỳ, biến thiên nội năng U của 1 hệ bằng nhiệt Q mà hệ nhận trừ đi công A mà hệ sinh” U = Q - A
- 12. hàm trạng thái nên U chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối Với một quá trình vô cùng nhỏ: 1 2 Q1 A1 Q2 A2 A3 Q3 U = Q1 – A1 = Q2 – A2 = Q3 – A3 dU Q A “d” bieåu dieãn cho vi phaân toaøn phaàn (duøng cho haøm traïng thaùi) “” bieåu dieãn cho bieán thieân nhoû cuûa caùc ñaïi löôïng khoâng phaûi haøm traïng thaùi
- 13. chỉ sinh công thể tích (công dãn nở, công cơ học) A=PdV dU= Q – PdV ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑃𝑑𝑉 𝑉2 𝑉1
- 14. lý thứ nhất cho một số quá trình Quá trình đẳng tích (V=const, dV=0) 2 1 0 . 0 V v V V dV A p dV Q U Nhieät heä nhaän trong quaù trình ñaúng tích baèng bieán thieân cuûa noäi naêng U
- 15. đẳng áp (P=const, dP=0) 2 1 2 p 1 p Q = U + A = U + p V = U + (pV) = (U + pV) = H . . V p V P A p dV p V V p V Q H Nhieät heä nhaän trong quaù trình ñaúng aùp baèng bieán thieân cuûa haøm enthalpy H.
- 16. + (pV) H=U+PV: Haøm enthalpy laø haøm traïng thaùi vì U, P vaø V laø caùc haøm vaø thoâng soá traïng thaùi
- 17. đẳng áp của khí lý tưởng: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng PV=nRT R: hằng số khí lý tưởng R = 1,987 cal mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1 = 0,082 l atm mol-1 K-1
- 18. đẳng áp của hệ: Ap = P V = (PV) = (nRT) = nRT Up = Qp – nRT Up = H – nRT
- 19. dãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng: Định luật Joule “Nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ” UT=0 Biến thiên nội năng đẳng nhiệt của một quá trình là bằng không 2 2 1 1 2 1 1 2 . ln ln V V T T V V nRT V p Q A p dV dV nRT nRT V V p
- 20. H2 giaõn nôû töø 5L ñeán 50L a) Xaùc ñònh nhieät cuûa quaù trình xaûy ra ôû nhieät ñoä t = 25oC b) Xaùc ñònh U cuûa heä neáu quaù trình giaõn nôû ñaúng aùp. Bieát raèng heä nhaän nhieät trong quaù trình naøy löôïng nhieät laø 21270 cal. Ví duï:
- 21. Nội dung định luật: “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” Nhiệt phản ứng không phụ thuộc đường đi của quá trình, chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các chất đầu và chất cuối.
- 22. + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 1 2 Q3 Q4 Q Q5 Q1 Q2 Định luật Hess là hệ quả của nguyên lý thứ nhất Qv = U , Qp = H
- 23. lý thường cho các giá trị của nhiệt phản ứng đẳng tích và nhiệt phản ứng đẳng áp dưới ký hiệu U và H. VD: ở điều kiện tiêu chuẩn (25 oC, 1 atm) ta có Uo 298, Ho 298 H=U + PV H= U + (PV) Hệ ngưng tụ (hệ chỉ gồm pha rắn và pha lỏng): U H Với các quá trình xảy ra khi có mặt các khí (được xem là lý tưởng): (PV)=(nRT)=RTn H= U + RTn
- 24. định luật Hess a) Hthuaän = –Hnghòch b) Nhieät phaûn öùng baèng toång nhieät sinh cuûa saûn phaåm (cuoái) tröø ñi toång nhieät sinh cuûa caùc chaát tham gia phaûn öùng (ñaàu). ( ) ( ) pö S cuoái S ñaàu H H H c) Nhieät phaûn öùng baèng toång nhieät chaùy cuûa chaát tham gia phaûn öùng (ñaàu) tröø ñi toång nhieät chaùy cuûa caùc saûn phaåm (cuoái) ( ) ( ) pö ch cuoái ch ñaàu H H H
- 25. moät chaát laø nhieät phaûn öùng taïo thaønh 1 mol chaát ñoù töø caùc ñôn chaát ôû daïng beàn vöõng nhaát cuûa chaát ñoù ôû ñieàu kieän khaûo saùt. Kyù hieäu ,ví duï ôû ñieàu kieän chuaån . o T H 298 o H NHIEÄT CHAÙY cuûa moät chaát laø nhieät phaûn öùng chaùy 1 mol chaát ñoù vôùi oxy ñeå taïo thaønh caùc oxyt cao nhaát cuûa caùc nguyeân toá (taïo thaønh chaát ñoù) ôû ñieàu kieän khaûo saùt. Kyù hieäu , ôû ñieàu kieän chuaån (thöôøng cho nhieät chaùy cuûa caùc chaát höõu cô). ( ) o T chaùy H 298( ) o chaùy H
- 26. + O2 CO2 C + O2 CO CO + O2 CO2 CxHyOzNt + O2 CO2 + H2O + NO2 Caùc ñôn chaát beàn vöõng nhaát A + A + O2 Caùc oxyt cao nhaát + ( ) o T A H ( ) o T chaùyA H Nhieät sinh cuûa ñôn chaát (O2, H2, Al …) baèng 0 Nhieät chaùy cuûa caùc oxyt coù soá oxy hoùa lôùn nhaát (CO2, SO3,…) baèng 0.
- 27. nhieät cuûa caùc phaûn öùng sau: 2CO (k) + O2 (k) 2CO2 (k) (1a) CO (k) + ½O2 (k) CO2 (k) (1b) C2H4 (k) + H2O (l) C2H5OH (l) (2) 298(sinh) o H 298( ) o chaùy H CO (k) O2 (k) CO2 (k) C2H4 (k) H2O (l) C2H5OH (l) (Kcal.mol-1) –26,416 0 –94,052 12,496 –68,317 –66,356 (Kcal.mol-1) – 0 0 –337,23 0 –326,66 VD
- 28. laø nhieät löôïng caàn thieát caàn cung caáp ñeå naâng nhieät ñoä cuûa vaät leân moät ñoä (1oC hay 1K) nhöng trong quaù trình ñoù khoâng xaûy ra quaù trình chuyeån pha vaø quaù trình phaûn öùng hoùa hoïc. Ñôn vò: cal.K–1 hay J. K–1 Nhieät dung rieâng, ñôn vò: cal.g–1.K–1 hay J.g–1.K–1 Nhieät dung mol, ñôn vò: cal.mol–1.K–1 hay J.mol–1.K–1 Nhiệt dung
- 29. laø nhieät löôïng caàn ñeå naâng nhieät ñoä cuûa vaät töø T1 ñeán T2 (khoâng coù söï bieán ñoåi chaát vaø bieán ñoåi pha). Q C dT Nhieät dung trung bình: 2 1 Q Q C T T
- 30. thuoäc vaøo nhieät ñoä : ai laø caùc heä soá thöïc nghieäm, ñöôïc tra trong Soå tay hoùa lyù CP = ao + a1T + a2T2 CP = ao + a1T + a-2T-2 CP = ai Ti i = 0, 1, 2, –2
- 31. aùp: Nhieät dung ñaúng tích: P p p Q H C dT T v v v Q U C dT T Aùp duïng cho 1 mol khí lyù töôûng thì coù: CP – CV = R
- 32. C T T 2 1 T T Q CdT Trong khoaûng nhieät ñoä heïp: Tính hieäu öùng nhieät Q cuûa 1 QUAÙ TRÌNH THAY ÑOÅI NHIEÄT ÑOÄ TÖØ T1 ÑEÁN T2 (khoâng phaûi quaù trình chuyeån pha hay quaù trình hoùa hoïc):
- 33. coù: , , , p . . . = . . . = C D A B D A B P P P P p D p A p B H d H a H b H H H H H d a b dT T T T d C a C b C Xeùt phaûn öùng: aA + bB = dD
- 34. phaân cuûa ñònh luaät Kirchhoff : 2 2 1 1 T T T P T H H C dT Ho laø haèng soá tích phaân, veà yù nghóa coù theå xem laø hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng ôû 0 K. T T o P o H H C dT P P H C T V V U C T Ñaây laø bieåu thöùc vi phaân cuûa ñònh luaät Kirchhoff
- 35. 1 2 1 1 i i i T T a H H T T i Neáu thay giaù trò CP = ai .Ti vaøo phöông trình treân: 2 3 -1 1 2 1 -2 ½ 1 - i i T T o o o H H a T aT a T H T a a i T H HT = Ho + a0T + ½ a1 T2 + a2 T3 - a -2 T-1
- 36. = 0 : HT = const hieäu öùng nhieät phaûn öùng khoâng phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä Neáu CP = const: Aùp duïng ñònh luaät Kirchhoff cho quaù trình chuyeån pha: 2 2 1 1 T T T P T C dT 2 1 2 1 T T P H H C T T
- 37. N2 + 3 H2 = 2NH3 Hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng ôû 25oC: = –22,08 Kcal Xaùc ñònh haøm soá moâ taû söï phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä cuûa nhieät phaûn öùng ñaúng aùp HT = f(T) vaø tính nhieät phaûn öùng ñaúng aùp ôû 1000K. Bieát: CP (N2) = 6,65 + 10–3T (calmol–1K-1) CP (H2) = 6,85 + 0,28.10–3T (calmol–1K-1) CP (NH3) = 5,92 + 8,96.10–3T (calmol–1K-1)
- 38. 4, 6, 7, 9, 10, 11 trang 28 – 30
|
