NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

Chia sẻ: HOA HUONG | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

405
lượt xem 107
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong xu thế hội nhập kinh tế thế giới(wto) để có thể sánh kịp các cường quốc trên thế giới đồi hỏi chúng ta phải cố trên tất cả lĩnh vực như; kinh tế, chính trị, khoa học công nghệ kỹ thuật…để có thể làm được đều này không còn con đường nào khác là phải cố gắng học tập, rèn luyện kĩ năng, trau dồi kiến thức từ khi còn là học sinh sinh viên. Trong khi các môn học xã hội giúp cung cấp kiến thức xã hội cấn thiết giúp chúng ta có đủ tự tin bước vào cuộc sống thì các...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

1 MỤC LỤC Mục lục Lời mở đầu Chương 6: NHIỆT ĐÔNG LỤC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 1.Đối tượng nghiên cứu của nhiệt đông lực học…………………… 1.1. Khái niệm chung………………………………………………. 1.2. Các tham số của hệ…………………………………………….. 1.2.1. Thông số trạng thái, biến số trạng thái……………………….. 1.2.2.Trạng thái………………………………………………………. 1.2.3.Hàm trạng thái………………………………………………… 1.2.4. Hàm không phải hàm trạng thái…………………………….. 1.3. Qúa trình thuận nghịch và không thuận nghịch……………… 2. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học, nội năng U, entapiH….. 2.1. Định lý thứ nhất của nhiệt động lực học……………………… 2.2. EntapiH, nhiệt đẳng tích Qv…………………………………. 2.3. Liên hệ nhiệt đẳng áp và nhiệt đẳng tích của khí lý tưởng…. 2.4. Nhiệt dung…………………………………………………….. 2.5. Định luật Kirchhoff…………………………………………… 3. Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học …………………………... 3.1. Khái niệm……………………………………………………… 3.2. Phương trình nhiệt hóa học………………………………….. 3.3. Một số các loại nhiệt thường gặp……………………………. 3.4. Sự phụ thuộc của hiệu ứng vào nhiệt độ……………………… 4. Định luật Hess và hệ quả……………………………………….... 5. Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học…………………………… 5.1.Entapi và tính chất của nó……………………………………... 5.1.1. Khái niệm………………………………………………………
2 5.1.2. Tính chất………………………………………………………. 5.2. Entapi và số chuyển pha………………………………………..
3 LỜI MỠ ĐẦU Trong xu thế hội nhập kinh tế thế giới(wto) để có thể sánh kịp các cường quốc trên thế giới đồi hỏi chúng ta phải cố trên tất cả lĩnh vực như; kinh tế, chính trị, khoa học công nghệ kỹ thuật…để có thể làm được đều này không còn con đường nào khác là phải cố gắng học tập, rèn luyện kĩ năng, trau dồi kiến thức từ khi còn là học sinh sinh viên. Trong khi các môn học xã hội giúp cung cấp kiến thức xã hội cấn thiết giúp chúng ta có đủ tự tin bước vào cuộc sống thì các môn học thuộc lĩnh vực tự nhiên lại là “chìa khòa” giúp cho chúng ta mỡ những cánh cửa “thành công” trong cuộc sống. chính những môn học này là nền tản giúp chúng ta tiến gần tới những thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại và sử dung những thành tựu đó trong công cuộc xây dựng đất nước . Hóa học là một môn khoa học có vai trò rất quan trọng vào sự thành công của khoa học công nghệ. Xét riêng trong nghành công nghệ thực phẩm thì Hóa học là môn cơ sở mang tính chất quyết định trong quá trình học tập. chính ví vậy mà chúng em monh muốn được tìm hiểu, học hỏi cũng như chia sẽ những hiểu biết nhỏ bé của mình mà chúng em chọn đề tài .Nhiệt động hóa học. Bằng những phương pháp thống kê, phân tích tổng hợp từ những tài liệu quí báu mà chúng em tìm được đã giúp chúng em hiểu sâu sắc hơn về môn học này, đặc biệt là vấn đề Nhiệt động hóa học . Để tìm hiểu sâu vấn đề này chúng ta cùng tìm hiểu ở phần nội dung.
4 CHƯƠNG 6 NHIỆT ĐÔNG LỰC HỌC CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC 1. Đối tượng nghiên cứu của nhiệt đông lực học Nhiệt động lực học la khoa học nghiên cưu cac quy ̀ ́ ́ luật điều khiển sư biên đổi năng lương, đặc ́ biệt là sư biến đổi nhiệt năng thanh cac dang ̀ ́ ̣ năng lương khac. ́ Nhiệt động lực học hoa học la khoa học suy diên ́ ̀ ̃ vì nội dung chủ yêu của nó dựa vao chủ yêu ba ́ ̀ ́ nguyên lý của nhiệt động lưc học, ba trong bôn ́ nguyên lý nay có được từ sự khai quat hoá kinh ̀ ́ ́ nghiệm va hoạt động của con ngươi trong nhiêu thê ̀ ̀ ̀ ́ kỷ.
5 Nhiệt động lực học hoa học cho phep tinh năng lượng ́ ́ ́ trao đổi trong qua trinh phản ưng, dựa vao cac ́ ̀ ́ ̀ ́ thông số nhiệt động co thể tiên đoan được chiêu ́ ́ ̀ hương cac phan ưng, giơi hạn tự diên biên, trong ́ ́ ̉ ́ ́ ̃ ́ điêu kiện nao phản ưng tự xảy ra và hiệu suât ̀ ̀ ́ ́ phản ưng. ́ Nhiệt động lực học hoa học la khoa học suy diên vì ́ ̀ ̃ nội dung chủ yêu của no dựa vao chủ yêu ba nguyên ́ ́ ̀ ́ ly của nhiệt động lực học, ba trong bôn nguyên lý ́ ́ nay co được từ sự khai quat hoa kinh nghiệm và ̀ ́ ́ ́ ́ hoạt động của con ngươi trong nhiêu thê kỷ. ̀ ̀ ́ Nhiệt động lực học hoa học cho phep tinh năng lượng ́ ́ ́ trao đổi trong qua trinh phản ưng, dựa vao cac ́ ̀ ́ ̀ ́ thông số nhiệt động co thể tiên đoan được chiêu ́ ́ ̀ hương cac phản ưng, giơi hạn tự diên biên, trong ́ ́ ́ ́ ̃ ́ điêu kiện nao phản ưng tự xảy ra và hiệu suât ̀ ̀ ́ ́ phản ưng. ́ 1.1. Khai niệm chung ́ 1.1.1 Hệ một hay nhiêu vật thể thuộc vu trụ được ̀ ̃ chọn nghiên cưu, được ngăn cach vơi môi trương ́ ́ ́ ̀ ngoai (phân con lại của vu trụ) băng ranh giơi thực ̀ ̀ ̀ ̃ ́ hoặc tương tượng.
6 Hệ cô lập Hệ không trao đổi chât, không trao đổi năng lượng ́ dươi dạng nhiệt và công vơi môi trương. Hệ co ́ ́ ̀ ́ thể tich không thay đổi. ́ Hệ kin ́ Hệ không trao đổi chât, co thể trao đổi năng lượng ́ ́ dươi dạng nhiệt và công vơi môi trương. Hệ co ́ ́ ̀ ́ thể tich thay đổi. Hệ phản ưng trong binh kin. ́ ́ ̀ ́ Hệ mơ La hệ co thể trao đổi chât va năng lượng vơi môi ̀ ́ ́ ̀ ́ trương. ̀ Hệ hơ hệ kin hệ cô lập ́
7 Hình 1: ví dụ về hệ mơ. hệ kín, hệ cô lập ơ 3 hình trên Hệ đồng thể Là hệ có tính chất lý hoá học giống nhau ơ mọi điểm của hệ nghĩa là không có sự phân chia hệ thành những phần có tính chất hoá lý khác nhau Hệ dị thể Là hệ có bề mặt phân chia thành những phần có tinh chất hoá lý khác nhau. Hệ đoạn nhiệt Là hệ không trao đổi chất và nhiệt nhưng có thể trao đổi công với môi trường ngoài
8 Pha: là phần đồng thể của hệ, có thanh phần, cấu tạo và tính chất nhất định. Hệ đồng thể là hệ một pha, hệ dị thể là hệ nhiều pha Hệ cân băng là hệ có nhiệt độ, áp suất, thành phần giống nhau ơ mọi điểm của hệ và không thay đổi theo thời gian 1.2 Các tham số của hệ Tham số trang thái: bao gồm tất cả các tham số đặc trưng cho hệ và cho mối liên hệ của hệ và môi trường ngoài ( P, V, T, U,...). Các tham số trang thái chỉ phụ thuộc vào trang thái đầu và trang thái cuối, không phục thuộc vào đường đi của quá trình Bất kỳ tham số nào cũng suy diễn từ tham số trang thái điều là tham số trang thái. Z: tham số trạng thái bất kỳ TT1 TT2 Z1 Z2 =>∆Z=Z2 ─ Z1
9 Trong đó: Chỉ giá trị đầu Z1 và giá trị cuối Z2 Z quyết định giá trị của ∆Z 1.2.1 Thông sô trạng thai, biến số trạng thái ́ ́ Cac đại lượng vật lý như nhiệt thể tích áp suất ́ ̀ ́ riêng, ... La cac Thông số trạng thai dung độ, tỉ lệ khôi lượng. Vi ́ ́ ́ dụ thể tich, khôi lượng. ́ ́ Thông số trạng thai cương độ thi ngược lại. Vi dụ ́ ̀ ̀ ́ nhiệt độ, ap suât, nông độ. ́ ́ ̀ 1.2.2 Trang thai (chu y: khac trang thai tập hợp ̣ ́ ́́ ́ ̣ ́ chât: khi, lỏng, răn) ́ ́ Trang thai cua một hệ được xac định bơi tập hợp cac ̣ ́ ̉ ́ ́ gia tri cua thông số trạng thai. Trang thai cua ́ ̣ ̉ ́ ̣ ́ ̉ hệ se thay đổi nêu một trong nhưng thông số trạng ̃ ́ ̃ thai thay đổi. ́ Vi du: Thanh Fe 10 cm3, ơ 30 0C, 1atm. Khi nung đên ́ ̣ ́ 1200C thi Fe vân răn. ̀ ̃ ̀ ̣ ́ 1.2.3 Ham trang thai
10 Một đại lượng F (P,V,T) được gọi la ham số trạng ̀ ̀ thai của hệ nêu biên thiên của đại lượng đo chỉ ́ ́ ́ ́ phụ thuộc vao trạng thai đâu F1 (P1, V1, T1) và ̀ ́ ̀ cuôi F2 (P2, V2, T2) cua hệ ma không phụ thuộc ́ ̉ ̀ A vao cach tiên hanh thuận nghịch hay bât thuận ̀ ́ ́ ̀ ́ nghịch. C Một biến thiên hữu hạn từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 : 1(Z1) → 2 (Z2) ∆ Z = Z2 –Z1 Một biến thiên vô cùng bé : dZ hay ∂ Z Trong một chu trình : ∆ Z =0 2 ∆Z = ∫ dZ = Z 2 − Z 1 = ∆Z 1 1 ∆Z = ∫ dZ = ∫ dZ = 0 1 4.1.2.4 Ham không phải la ham trạng thai ̀ ̀ ̀ ́
11 Công cơ hoc W không phải la ham trạng thai vi giá ̣ ̀ ̀ ́ ̀ trị của W phụ thuộc cach biên đổi thuận nghịch ́ ́ (hệ chuyển từ TTCB nay sang TTCB khac vô cung ̀ ́ ̀ chậm qua liên tiêp cac trạng thai cân băng, sự ́ ́ ́ khac gia trị thông số trạng thai la vô cung nho) ́ ́ ́ ̀ ̀ ̉ hoặc không thuận nghịch (biên đổi không thuận ́ nghịch la qua trinh không cân băng, tự xảy ra). ̀ ́ ̀ Khi hệ biên đổi hưu hạn tư trạng thai 1 sang 2. ́ ̃ ̀ ́ Hệ biên đổi không thuận nghịch (Png ≠ Pkh) ́ Khi hệ ơ trạng thai 1, ap suât khi trong cylinder ́ ́ ́ ́ băng vơi ap suât pistol va cac vật trên pistol. ́ ́ ́ ̀ ́ Nêu lây bơt vật vô cung nhỏ, thể tich tăng va ap ́ ́ ́ ̀ ́ ̀́ suât giảm. Hệ sinh công do khi gian nơ. ́ ́ ̃ Nêu nen khi từ trang thai 2 về trạng thai 1 băng ́ ́ ́ ̣ ́ ́ cach thêm cac vật vô cung nhỏ, thi hai đương bậc ́ ́ ̀ ̀ ̀ thang se tiên dân đên đương Hypecpol. Qua trinh ̃ ́ ̀ ́ ̀ ́ ̀ biên đổi thuận nghịch Wmax. ́ Quá trình cân băng. Là quá trình trong suốt thời gian diễn biến hệ lúc nào cũng chỉ có những sai lệch nhỏ so với trạng thái cân băng.
12 1.3 Quá trình thuận nghịch va không thuận nghịch 1.3.1. quá trình thuận nghịch Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngược nhau, các trạng thái trung gian giống nhau, không gây nên biến đổi gì trong hệ cũng như môi trường. 1.3.2. Quá trình không thuận nghịch Là các quá trình mà sau đó hệ và môi trường không thể trơ lại đúng trạng thái ban đầu.Quá trình có ma sát đều là qt bất thuận nghịch Các qt tự xảy ra trong tự nhiên đều là qt bất thuận nghịch rình khuếch tán của khí là quá trình bất Quá t thuận nghịch
13 Tính chất của quá trình thuận nghịch Xảy ra với tốc độ vô cùng chậm, có thể xem là một dãy liên tục các trạng thái cân băng nối tiếp nhau. Công hệ sinh trong quá trình thuận nghịch là cực đại chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối. Tính thuận nghịch là một thuộc tính của quá trình cân băng Các quá trình được xem gần như quá trình thuận nghịch
14 Quá trình chuyển pha ơ đúng điều kiện nhiệt độ và áp suất chuyển pha. Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm. Quá trình dãn nơ đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý tương. Phản ứng hoá học diễn ra ơ gần với điều kiện cân băng. 2 Nguyên ly thứ nhât nhiệt động lực học, nội năng ́ ́ U, enthalpy H. 2.1 phát biểu định lý thứ nhất của nhiệt động lực học Nguyên lý thứ nhất của nhiêt động lực học chính là định luật bảo toàn năng lượng: “ Năng lương không tư sinh ra và không tư mất đi mà chỉ có thể biến từ dạng này sang dạng khác với một năng lương tương đương nghiêm ngặt” Sự biên đổi nội năng của hệ băng tổng tât cả cac ́ ́ ́ dạng năng lượng ma hệ trao đổi vơi môi trương. ̀ ́ ̀ ΔU = Q + W Q : nhiệt W : công
15 Đôi vơi biên đổi vô cung nho Wδ Q + δ dU = ́ ́ ́ ̀ ̉ Q: nhiệt W : công dU = δ Q + δ W  ∂U  Khí lý tương, U chỉ phụ thuộc nhiệt độ   = 0  ∂V  T  ∂U    = 0  ∂P  T Đôi vơi chu trinh ΔU = 0, W = Q nhiệt hệ nhận ́ ́ ̀ chuyển hêt thanh công, không thể chế tạo được ́ ̀ động cơ vinh cửu loại I, cai ma sinh công liên ̃ ́ ̀ tục không cân tiêp thu năng lượng tư bên ngoai. ̀ ́ ̀ ̀ Đôi vơi hệ cô lập W = Q = 0, ΔU = 0 hay U2 = U1 nội ́ ́ năng hệ cô lập được bảo toan. ̀ Đôi vơi qua trinh mơ ΔU = const., biên thiên nội ́ ́ ́ ̀ ́ năng không phụ thuộc cach tiên hanh, chỉ phụ ́ ́ ̀ thuộc trạng thai đâu va cuôi... ́ ̀ ̀ ́ 2.2 Enthalpy H, nhiệt đẳng tich Qv ́ dU = δ Q + δ W δ W = P dV = 0 (vi V = const) ̀ dU = Qδ ΔU = Qv Nhiệt đẳng ap Qp ́
16 dU = δ Q + δ W δ W = P dV dU = δ Q – PdV ΔU = Qp – P ΔV Qp = ΔU + P ΔV Qp = (U2 – U1) + P (V2 – V1) Qp = (U2 + PV2) (U1 + PV1) Qp = ΔH (vơi H = U ́ Q,A,A’ (U1) Trạng thái 1 Trạng thái 2 (U2) Q = ∆ U + At = ∆ U + A + A’ ∆ U = U2 U1 A’ công có ích (công đi ện,... ) ( A’ ≥ 0) A công dãn nơ Quá trình đẳng tích , dV=0 → A=0 Qv –A’= ∆ U Không có pư hoá học A’=0 → Qv= ∆ U
17 Qv nhiệt đẳng tích Có pưhh A’≥ 0 → Qv –A’ = ∆ U Qv –A’ hiệu ứng nhiệt đẳng tích Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ơ đk đẳng tích băng biến thiên nội năng của hệ. Quá trình đẳng áp P= const→ A = P (V2V1) QP – A’ = (U2 – U1) + P(V2 – V1) Qp – A’ = (U2 + PV2) – (U1 + PV1) Entanpi H = U + PV Qp –A’ = H2 – H1= ∆ H Không có pưhh A’=0 QP = ∆ H , Qp là nhiệt đẳng áp Có pưhh A’≥ 0 Qp –A’ = ∆ H (Q pA’ ) gọi là hiệu ứng nhiệt đẳng áp Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ơ đk đẳng áp băng biến thiên entanpi của hệ. Có pưhh A’≥ 0 Qp –A’ = ∆ H
18 (Q pA’ ) gọi là hiệu ứng nhiệt đẳng áp Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ơ đk đẳng áp băng biến thiên entanpi của hệ. Đa số các phản ứng hoá học thường được tiến hành ơ đk áp suất không đổi nên hiệu ứng nhiệt của phản ứng được xác định băng ∆ H của phản ứng
19 Phản ứng đẳng áp, đẳng nhiệt ( O2 khí lý tương )
20 2.3 Liên hệ nhiệt đẳng ap va nhiệt đẳng tich của ́ ̀ ́ khi ly tưởng, P = const ́ ́ ΔH = Δ(U + PV)p = ΔU + PΔV Qp = Qv + ΔnRT Δn = số mol sản phẩm khi số ́ khí phản ưng ́ mol tham gia