Bài giảng Chương 1: Nguyên lý 1 nhiệt động học, nhiệt hóa học

CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ 1 NHIỆT ĐỘNG HỌC – NHIỆT HÓA HỌC 1.1. Một số khái niệm 1.2. Công và nhiệt 1.3. Nguyên lý I nhiệt động học 1.4. Nhiệt dung 1.5. Định luật HESS 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ a. Khái niệm: Hệ là một phần vật chất có giới hạn xác định đang được khảo sát về phương diện trao đổi năng lượng và vật chất. Phần còn lại của hệ là môi trường ngoài đối với hệ. b. Ví dụ: Hệ gồm kim loại kẽm đang cho phản ứng với dung dịch HCl trong một becher: 1.6. Định luật KIRCHHOFF 1 Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2 2 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ c. Phân loại: - Hệ hở (hệ mở): là hệ có thể trao đổi cả năng lượng lẫn vật chất với môi trường ngoài. 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ c. Phân loại: - Hệ kín (hệ đóng): là hệ chỉ trao đổi với môi trường ngoài năng lượng nhưng không trao đổi vật chất. Hệ kín 3 4 1 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ c. Phân loại: - Hệ cô lập: là hệ không trao 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ c. Phân loại: - Hệ đoạn nhiệt: là hệ không trao đổi chất và nhiệt nhưng có thể trao đổi công với mơi trường ngoài. đổi cả năng lượng lẫn vật chất với môi trường ngoài. 5 6 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1. HỆ Phân loại theo trạng thái: - Pha: là tập hợp những phần đồng nhất của hệ có cùng tính chất lý, hóa ở mọi điểm, có cùng thành phần hóa học và được tách biệt với các phần khác bằng bề mặt phân chia pha. 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.2. TRẠNG THÁI Trạng thái là một từ nói lên đặc điểm của hệ đang được khảo sát, là tập hợp tất cả những tính chất nhiệt động của hệ. ΔH1 + Hệ đồng thể: là hệ chỉ có một pha. 7 + Hệ dị thể: là hệ có từ 2 pha trở lên. Chất phản ứng ΔH2 Sản phẩm ΔH3 8 2 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.2. TRẠNG THÁI a. Thông số (biến số) trạng thái: là những đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất nhiệt động của hệ như: nhiệt độ, áp suất, thể tích, nhiệt dung riêng, nội năng, khối lượng… Hệ có trạng thái xác định khi những thông số trạng thái của hệ xác định. Trạng thái của hệ sẽ thay đổi nếu ít nhất có một 9 trong những biến số trạng thái thay đổi. 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.2. TRẠNG THÁI Có 2 loại thông số trạng thái: Thông số cường độ: là những thông số không phụ thuộc lượng chất. Ví dụ: nhiệt độ, áp suất, nhiệt dung … Thông số dung độ (khuếch độ): là những thông số phụ thuộc vào lượng chất. 10 Ví dụ: Khối lượng, thể tích, nội năng… 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.2. TRẠNG THÁI b. Hàm trạng thái: là các đại lượng đặc trưng cho mỗi trạng thái của hệ, thường có thể biễu diễn dưới dạng một hàm số của thông số trạng thái Lưu ý: Hàm trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ, không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian. 11 Ví dụ: pv = nRT hay pv = M RT 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.3. QUÁ TRÌNH Quá trình là tập hợp các giai đoạn biến đổi để chuyển hệ từ trạng thái này sang trạng thái khác. Sự thay đổi dù chỉ một thông số trạng thái cũng kèm theo sự thay đổi trạng thái của hệ và thực hiện một quá trình. Nếu sau một số biến đổi mà hệ lại trở về trạng thái 12 ban đầu thì gọi là quá trình kín hay chu trình. 3 1.2 NHIỆT VÀ CÔNG  Nhiệt (nhiệt năng): sự chuyển năng lượng có liên quan đến sự thay đổi cường độ chuyển động phân tử của hệ. Ký hiệu là Q (cal hoặc J). Công: sự chuyển năng lượng có liên quan đến sự chuyển dịch những khối lượng vật chất vĩ mô dưới tác dụng của những lực nào đó. Ký hiệu là A hay 1.2 NHIỆT VÀ CÔNG Quy ước dấu của công và nhiệt Nếu hệ tỏa nhiệt thì nhiệt có trị số âm, Q < 0. Nếu hệ thu nhiệt thì nhiệt có trị số dương, Q > 0. Nếu hệ sinh công thì công có trị số dương, A > 0. Nếu hệ nhận công thì công có trị số âm, A < 0. 13 W (cal hoặc J). 14 1.2 NHIỆT VÀ CÔNG 1.2.1. NHIỆT Lượng nhiệt năng Q cần dùng để đưa m gam 1.2 NHIỆT VÀ CÔNG 1.2.2. CÔNG 2 hóa chất tăng lên một khoảng nhiệt độ tương đối δA = P.dV ⟹ A = P.dV nhỏ từ T1 đến T2 là: Q = mc(T2 - T1) Trong đó: c là nhiệt dung riêng (cal/g.K hoặc J/g.K) 15 1 (Dùng ký hiệu δA vì công A không phải là một hàm số trạng thái, nó thay đổi tùy theo đường quá trình) 16 4 1.3 NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.3.1. NỘI NĂNG Nội năng của hệ là năng lượng dự trữ ở bên trong hệ, do: - Ðộng năng chuyển động phân tử: tịnh tiến, quay, dao động. 1.3 NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.3.1. NỘI NĂNG  Nội năng được ký hiệu là U (cal hoặc J)  Biến thiên nội năng: ΔU = U2 – U1 (U2 và U1 lần lượt là trị số của U ở trạng thái cuối và trạng thái đầu của hệ) ... - tailieumienphi.vn