Bài giảng Hóa lý 1: Cân bằng pha hệ 1 cấu tử

Bài giảng "Hóa lý 1: Cân bằng pha hệ 1 cấu tử" được biên soạn với các nội dung chính sau: Sự chuyển pha hệ 1 cấu tử; Phương trình chuyển pha loại 1; Giản đồ pha hệ 1 cấu tử. Mời thầy cô và các em cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa lý 1: Cân bằng pha hệ 1 cấu tử CÂN BẰNG PHA HỆ 1 CẤU TỬ - Sự chuyển pha hệ 1 cấu tử - PT chuyển pha loại I - Giản đồ pha hệ 1 cấu tử Chuyển pha trong hệ 1 cấu tử (1) C=k-f+2=1-f+2=3-f ≥0 à f ≤3 à Tối đa 3 pha nằm CB Các quá trình LỎNG y Ho chuyển pha hệ c h ả á ng N hơ 1 cấu tử h gư Nó t it n ng i Kế tụ Thăng hoa RẮN HƠI Ngưng kết NẾU: 2 pha cân bằng à Số bậc tự do C=3- 2=1 à T hoặc P biến thiên tuỳ ý. Tức là Tcp= f(Pngoài) hoặc Pbh=f(T) Phương trình chuyển pha loại I Pha 1! Pha 2 TTCB thì G1 = G2 ở T, P xác định T biến thiên dT; P biến thiên dPà dG1 và dG2 à 1 TTCB mới dG1 = dG2 (1) (2) dG1 = −S1dT1 + V1dP1 = −S2dT2 + V2dP2 = dG2 dT (3) V2 − V1 ΔV −S1dT + V1dP = −S2dT + V2dP ⇒ = = dP S2 − S1 ΔS ΔHcp (4) Tcp ΔV ΔS = dT PT Clausius = Tcp dP ΔHcp Clapeyron I Phương trình chuyển pha loại I Pha 1! Pha 2 TTCB thì G1 = G2 ở T, P xác định T biến thiên dT; P biến thiên dPà dG1 và dG2 à 1 TTCB mới dG1 = dG2 dG1 = −S1dT1 + V1dP1 = −S2dT2 + V2dP2 = dG2 dT V2 − V1 ΔV −S1dT + V1dP = −S2dT + V2dP ⇒ = = dP S2 − S1 ΔS ΔHcp dT Tcp ΔV PT Clausius Clapeyron I ΔS = = Tcp dP ΔH cp Hệ ngưng tụ (R-L; R-R): dT ΔT Tcp ΔV (5) ≈ = Ảnh hưởng của P rất nhỏ dP ΔP ΔHcp Ảnh hưởng của P đến Tcp PT Clausius Clapeyron I dT Tcp ΔV (1) = dP ΔHcp VD: qt nóng chảy: ∆Hn/c >0; ∆V=Vl-Vr >0 TRỪ Bi, H2O, Ga, Ge. ∆V>0: dT/dP>0 à P tăng à T0n/c tăng ∆V0 nên dT/dP>0 à P tăng àTs tăng. Hệ số dT/dP à mức độ ả/h của P đến Tcp Xác định hệ số ảnh hưởng dT/dP Ví dụ: Ở 0°C, nhiệt nóng chảy của nước đá là ∆Hn/c =1434,6 (cal.mol-1); Vr=1,098 ml/g; Vl=1,001ml/g. Xác định hệ số ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ nóng chảy của nước đá. dT (1)ΔT Tcp ΔV PT Clausius Clapeyron I ≈ = dP ΔP ΔHcp ⎛ 18 g 18 g ⎞ 273K ⎜ − (2) dT ΔT Tcp ΔV ⎝ 1,001ml / g 1,098 ml / g ⎟⎠ ≈ = = dP ΔP ΔHcp 1436,6 cal K (3) K.ml Bài toán đơn vị =? atm cal Xác định hệ số ảnh hưởng dT/dP Ví dụ: Ở 0°C, nhiệt nóng chảy của nước đá là ∆Hn/c =1434,6 (cal.mol-1); Vr=1,098 ml/g; Vl=1,001ml/g. Xác định hệ số ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ nóng chảy của nước đá dT ΔT Tcp ΔV PT Clausius Clapeyron I dP ≈ ΔP = ΔH cp ⎛ 18 g 18 g ⎞ 273K ⎜ − dT ΔT Tcp ΔV ⎝ 1,001ml / g 1,098 ml / g ⎟⎠ (4) ≈ = = = −0,00082(K / atm) dP ΔP ΔHcp 41,3.1436,6 cal K K.ml (3) K.ml =? = atm cal 41,3.ml.atm Giá trị của Hằng số khí LT R (1) 0,082 l.atm/mol.K = 1,987 cal/mol.K = 8,314 J/mol.K (2) 82 ml.atm = 1,987 calà 1 cal = 41,3 ml.atm Ảnh hưởng của T đến Pbão hoà Quá trình hoá Lỏng = Hơi (bay hơi) hơi/thăng hoa Rắn = Hơi (thăng hoa) Ko CB Cân bằng Hệ kín Phơi L,R Áp suất hơi bão hòa: là áp suất của pha hơi khi cân bằng với pha rắn/lỏng của 1 chất nguyên chất. (a) áp suất hơi trên bề mặt lỏng Ph/l (b) áp suất hơi trên bề mặt rắn Ph/r Ảnh hưởng của T đến Pbão hoà PT Clapeyron-Clausius I dP ΔHcp = (1) dT TΔV Vl0 à dlnP/dT>0; khi T tăngà Pbh tăng Ảnh hưởng của T đến Pbão hoà Định lượng dlnP = ΔHcp ΔHcp lnP = ∫ 2 dT + J (1) dT RT2 ...