Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 2.2 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt

Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 2.2 Nhiệt động học hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Áp dụng nguyên lý II của nhiệt động học vào hóa học – chiều và giới hạn tự diễn biến của quá trình. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 2.2 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt§3. ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ II CỦA NĐHVÀO HÓA HỌC – CHIỀU VÀ GIỚI HẠN TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH 1 Quá trình tự diễn biến và Quá trình không tự diễn biến: Quá trình tự diễn biến Quá trình ko tự diễn biến Là quá trình trong những Là quá trình không thể tự điều kiện nhất định nó tự động xảy ra nếu hệ không xảy ra mà không cần tiếp được cung cấp năng lượng thêm năng lượng liên tục từ liên tục từ bên ngoài. bên ngoài vào hệ.- Nước: cao  thấp - Tốn năng lượng liên tục để đưa nước lên cao- Nhiệt: nóng  lạnh - Tốn năng lượng để nóng lên- Khí: p cao  p thấp - Tốn công để nén khí 2I. Nguyên lý II của nhiệt động học:1. Entropi (S) - Biểu thức toán học của nguyên lý IICó nhiều cách phát biểu nguyên lý II, trong hóa học, phát biểu nguyên lý IIdưới dạng hàm trạng thái entropi là thuận lợi nhất.Phát biểu: - Tồn tại một hàm trạng thái gọi là entropi, kí hiệu là S. Vậy dS là một vi phân toàn phần.- Nếu trong sự biến đổi thuận nghịch vô cùng nhỏ ở T = const, hệ trao đổi với môi trường một nhiệt lượng ?QTN thì biến thiên entropi trong quá trình này ?QTN sẽ là: dS = T Vì entropi là hàm trạng thái nên khi hệ chuyển từ trthái (1) sang trthái (2) thì biến đổi entropi sẽ là: ? ?QTN ΔS= ?? − ?? = ? T ?QBTN- Nếu biến đổi là bất thuận nghịch thì: dS > T ? ?QBTN ΔS= ?? − ?? = ? T 3I. Nguyên lý II của nhiệt động học: Biểu thức toán học của nguyên lý II: Q dS  Dấu “=“: qtr thuận nghịch (CB) T 2 Q S   Dấu “>“: qtr bất thuận nghịch 1 T (tự xảy ra) S: entropi, hàm trạng thái đặc trưng cho độ hỗn độn của hệ hệ càng hỗn độn, S càng lớn: SK > SL > SR Đối với hệ cô lập: dS  0 4 Tính hỗnEntropi Entropi loạn Rắn Lỏng Khí 5I. Nguyên lý II của nhiệt động học: Đối với hệ cô lập: dS  0 dS = 0: xảy ra quá trình thuận nghịch (biến đổi thuận nghịch là biến đổi ko thực nên khi xảy ra quá trình thuận nghịch nghĩa là hệ ko tiến triển nữa và coi như đạt cân bằng) entropi của hệ cô lập không đổi dS > 0: xảy ra quá trình bất thuận nghịch entropi của hệ sẽ tăng và tăng cho tới khi đạt giá trị lớn nhất thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng dS > 0: hệ tự diễn biến dS = 0: hệ ở trạng thái cân bằng 62. Entropi (S) – Xác suất nhiệt động (W)Xác suất nhiệt động (W) là số những vi trạng thái có thể có tương ứng vớimột vĩ trạng thái của hệ.Xét sự phân bố các phân tử khí trong 1 hộp thể tích V gồm hai ngăn: 1mol khí A và 1 mol khí B ở mỗi ngăn + Trường hợp 1: hai ngăn không thông nhau, mỗi khí ở một ngăn, xácsuất nhiệt động là V NA V NB W1 = ( ) . ( ) 2 2 + Trường hợp 2: hai ngăn thông nhau các khí sẽ tự động khuếch tán cả hai ngăn của hộp NA NB W2 = (V) . (V) Ta có W2 >> W1 72. Entropi (S) – Xác suất nhiệt động (W) Quan hệ giữa entropi (S) và xác suất nhiệt động (W) Các quá trình tự diễn biến đều đưa tới sự tăng entropi cũng như theo chiều tăng của xác suất nhiệt động + T/C của entropi: tính chất tổng + T/C của xác suất nhiệt động: tính chất tích Hệ hai phần: Shệ =S1+ S2 Whệ = W1 . W2 Biểu thức đề nghị của Boltzman S =k.lnW Trong đó: k là hằng số Boltzman = 1,38. 10-23 J/K 83. Tính biến thiên entropi trong một số quá trình: 3.1. Quá trình ...