Bài giảng Hóa lý: Chương 1 - Nghiêm Thị Thương

Bài giảng "Hóa lý: Chương 1 - Nhiệt động hóa học" được biên soạn với các nội dung chính sau: Các khái niệm; Nguyên lý I; Định luật Hess; Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu ứng nhiệt; Nguyên lý II; Thế nhiệt động; Thế hoá học. Mời các bạn cũng tham khảo bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa lý: Chương 1 - Nghiêm Thị ThươngTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN HOÁ LÝGIỚI THIỆU MÔN HỌCTên học phần: HOÁ LÝMã học phần: CH3081Giảng viên: Nghiêm Thị Thương- BM Hoá lýEmail: thuong.nghiemthi@hust.edu.vnVăn phòng: 422-C1Mục tiêu học phần1. Nắm vững khái niệm, điều kiện và các quy tắc cân bằng pha, cân bằng điện ly2. Áp dụng lý thuyết cân bằng pha, cân bằng điện ly vào các hệ3. Có khả năng ứng dụng cân bằng pha, cân bằng điện ly trong công nghệ, tính toán độ dẫn điện và các đại lượng nhiệt động4. Hiểu bản chất và quy luật của các hiện tượng bề mặt, các hệ phân tán. Giải thích được các hiện tượng, tính chất này.Giáo trình1. Đào Văn Lượng (2000). Nhiệt động hóa học. NXB KH-KT.2. Nguyễn Hữu Phú (2003). Hóa lý và Hóa keo. NXB KH-KT.CHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.1 Các khái niệm mở đầu* Hệ là phần vật chất vĩ mô giới hạn để nghiên cứu, phần còn lại là môi trường- Hệ cô lập: không trao đổi chất và năng lượng- Hệ mở: trao đổi chất và trao đổi năng lượng- Hệ kín: trao đổi năng lượng, không trao đổi chất- Hệ đoạn nhiệt: không trao đổi nhiệt với MT bên ngoài* Trạng thái: là tập hợp các thông số trạng thái mô tả tính chất của hệ(T, P, d, m, V…)* Hàm trạng thái: là hàm của thông số trạng tháiVí dụ: U (nội năng), H (entanpy), S (entropy)…* Quá trình: hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Môi trườngQuá trình thuận nghịch# quá trình bất thuận nghịch Hệ# quá trình 2 chiềuCHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.1 Các khái niệm mở đầu* Nhiệt và CôngNhiệt Q: hình thức truyền năng lượng có liên quan sự thay đổi chuyển động hỗn loạn củacác phần tử trong hệCông A: hình thức truyền năng lượng có kèm theo chuyển dịch có hướng của một khốilượng vĩ mô dưới tác dụng của một lực. Công toàn phần A = công thể tích (công vô ích) + công có ích (A’)Công thể tích = phần công nhường hoặc nhận khi thay đổi V δA = PdVCông có ích = phần công chuyển thành các dạng năng lượng có ích (công điện, công bềmặt)Quy ước dấu: Hệ nhận nhiệt Q>0; hệ toả nhiệt Q0, hệ nhận công ACHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.1 Các khái niệm mở đầu Công sẽ đạt giá trị cực đại khi tiến hành quá trình thuận nghịch P (1) P1 P2V2 PV=const P1V1 Piston Khí Pi P2 V1 Vi V2 VCHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.1 Các khái niệm mở đầu* Nội năng (U): là tập hợp tất cả các dạng năng lượng bên trong của hệ.Gồm 2 dạng năng lượng- Động năng chuyển động của nguyên tử, phân tử- Thế năng liên kếtPhân biệt nội năng với các dạng năng lượng bên ngoài của vật (động năng chuyển động vàthế năng)Nội năng của khí LT thì phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ* Pha: (đã học)* Nhiệt chuyển pha (ΔH hay λ) là nhiệt toả ra hay thu vào khi hệ chuyển từ pha này sangpha khác.Nhiệt chuyển pha mol: cal/mol hoặc J/molNhiệt chuyển pha g: cal/g hoặc J/gLưu ý: Cách đổi đơn vị J, cal; mol và gamVí dụ: 1 (g) thực hiện quá trình nóng chảy ở 0oC, 1 atm có nhiệt chuyển pha ΔHnc=79,7(cal/g)=79,7x18 = 1434,6 (cal/mol)CHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.2 Nguyên lý IPhát biểu: trong một quá trình bất kỳ, biến thiên nội năng của hệ bằng lượng nhiệt mà hệnhận được trừ đi công mà hệ sinh ra trong 1 quá trình bất kỳ Q1, A1 ΔU = Q − A dU = δQ − δA 1 2 U1 Q2, A2 U2 dU = δQ − PdV − δA′ dU = δQ − PdV ΔU = Q1 − A1 = Q 2 − A 2 = U 2 − U1CHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.2 Nguyên lý IÁp dụng NL I vào các quá trình đơn giản không sinh công có ích (A’=0) a) Quá trình đẳng tích (V=const hay dV=0) dU = δQ V − PdV = δQ V ΔU = Q V Nhận xét: Nhiệt mà hệ nhận được trong qt đẳng tích dùng để làm tăng nội năng của hệ b) Quá trình đẳng áp (P=const) dU = δQ P − PdV = δQ P − dPV d(U + PV) = δQ P Đặt H=U+PV: hàm entanpy dH = δQ P ΔH = Q P c) Quá trình giãn nở đẳng áp của khối khí LT dU = δQ P − dPV Với PV=nRT, suy ra d(PV)=nRdT dU = δQ P − nRdT hay ΔU = Q P − nRΔTCHƯƠNG 1. NHIỆT ĐỘNG HOÁ HỌC1.3 Định luật HessNội dung: Nhiệt đẳng áp, đẳng nhiệt hoặc đẳng tích, đẳng nhiệt của một phản ứng hóa họcchỉ phụ thuộc vào các trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào các trạngthái trung gian (nói cách khác không phụ thuộc vào cách tiến hành quá trì ...