Bài Giảng Nhiệt Động Hóa Học và Dầu Khí - chuong1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HOÁ HỌC ******* NHIỆT ĐỘNGHOÁ HỌC VÀ HÓA KEO Nguyễn Xuân Hoàn Nội dung chi tiết học phần Phần 1: Nhiệt động hóa học ¾Mở đầu ¾Nguyên lý 1 của Nhiệt động học ¾Nguyên lý 2 của Nhiệt động học ¾Cân bằng hóa học ¾Nguyên lý 3 của Nhiệt động học ¾Cân bằng pha Phần 2: Hóa học chất keo ¾Mở đầu ¾Tính chất các hệ keo ¾Sự bền vững tương đối của hệ keo ¾Giới thiệu một số hệ thống keo HÓA LÝ ? Giới thiệu chung Thời gian : 30 giờ (Số TC = 3 ) (Lý thuyết : 70% – Bài tập : 30% - Thực hành thí nghiệm : Thực tập Hoá Lý) Kiểm tra, đánh giá: theo hình thức Tín chỉ Mục tiêu học phần: Các nguyên lí của nhiệt động học Ứng dụng các nguyên lí đó vào cân bằng hoá học, cân bằng pha và dung dịch Các kiến thức về hệ phân tán và một số tính chất Tài liệu tham khảo môn học 1. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế. Hóa lí, tập I và tập II, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 1998. 2. Vũ Ngọc Ban. Giáo trình Nhiệt động hoá học, NXB Đại học Quốc gia, 2004. 3. Nguyễn Đình Huề. Giáo trình Hoá lý, Tập I và Tập II, NXB GD, Hà Nội, 2000. 4. Atkins P. W. Physical Chemistry, Part 1, Sixth Ed. Oxford University Press, 1998. 5. Trần Văn Nhân, Hóa keo, Nhà XB ĐHQG Hà nội 6. http://www.... HÓA LÝ ? Sự hiểu biết Nhân loại Vật lý Khoa học Hóa học Xã hội (khoa học) Sinh học Nhiệt động học thống kê Động học Hóa Phân tích Hóa lý Hóa Vô cơ, Hcơ Cân bằng Biến đổi Cấu trúc Vĩ mô (Macroscopis) Nhiệt động học Phân tử (Molecular) Hóa học lượng tử Phương pháp Phổ 1 NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC? NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC? ™ Nghiên cứu mqh giữa nhiệt và các dạng năng (cơ, điện, hóa,…) và sự biến đổi trạng thái của hệ ™ Tìm ra quy luật xảy ra cho hệ nghiên cứu ™ Nghiên cứu và chứng minh sự tồn tại các nguyên lý 1, 2 và 3 của NĐH ™ Ứng dụng các nglý đó vào cân bằng hóa học, cân bằng pha và dung dịch ™ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ™ Chều hướng và giới hạn của phản ứng hóa học (ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài: P, T, V,… lên chuyển dịch cân bằng của phản ứng) ™ Nghiên cứu cân bằng pha (các qt nóng chảy, bay hơi,…) ™ Nghiên cứu tính chất dung dịch và các ứng dụng thực tiễn của các quy luật ™ Quan tâm đến trạng thái đầu và cuối của phản ứng NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC p = V RT b − Va2 Sadi Carnot NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC p = V RT b − Va2 Sadi Carnot Le Chaterlier Gibbs François-Marie Raoult Máy hơi nước: Sự quay bánh và trục nhờ vào sự giãn nở của hơi nước và là một quá trình liên tiếp. Trong thực tế, cần phải có sự mồi ban đầu cho bánh và trục quay. KHÁI NIỆM • Hệ (System) • Môi trường (Surrounding) • Không gian (Universe) Môi trường Các loại Hệ (Types of Systems) • Hệ mở - Open System • Hệ kín - Closed System • Hệ cô lập - Isolated System Mở Kín Cô lập Hệ 2 KHÁI NIỆM ¾Trạng thái (State) Hàm trạng thái KHÁI NIỆM ¾Cân bằng (Equilibrium) • Cân bằng tĩnh • Cân bằng động ¾Quá trình (Process) HÀM TRẠNG THÁI – HÀM QUÁ TRÌNH ? KHÁI NIỆM ¾Các loại cân bằng • Cân bằng nhiệt (Thermal equilibrium) • Cân bằng cơ học (Mechanical equilibrium) • Cân bằng pha (Phase equilibrium) • Cân bằng hóa học (Chemical equilibrium) Hàm trạng thái và Phương trình trạng thái Trạng thái của 1 hệ được xác định bởi tập hợp các thông số như T, P, V, C Các thông số trạng thái ở mỗi trạng thái chỉ có 1 giá trị xác định và chỉ phụ thuộc vào trạng thái : gọi là hàm trạng thái ♍ ♎ T1, P1, V1, C1 T2, P2, V2, C2 Phương trình trạng thái của khí lý tưởng • Khí lý tưởng Các hạt giống nhau có kích thước vô cùng nhỏ so với thể tích của khối khí và không tương tác với nhau • Phtrình KLT p = nRT R = 0.0820578 L atm K-1 mol-1 Phương trình trạng thái của khí thực • Khí thực • Phtrình trạng thái p = V − nb − a⎛V ⎞2 a,b : hằng số = 8.31451 J K-1 mol-1 ở trạng thái áp suất cao và nhiệt độ thấp, lực tương tác giữa các hạt trong khí (các phân tử hay nguyên tử) có ảnh hưởng đáng kể trong các tính chất của khí 3 Phương trình trạng thái của khí thực Khí thực: CO2 • C-D-E: p = constant khi Vm giảm: nRT ⎛ n ⎞2 chất lỏng và khí nằm trong cân V − nb ⎝V ⎠ bẳng (tại áp suất hơi) • A: Khí, E: Lỏng • Tại điểm tới hạn (Tc, pc, Vc) pha khí và pha lỏng nằm trong cân bằng KHÁI NIỆM Quá trình và chu trình • Quá trình • Chu trình (Cycle) • Pha lỏng không hình thành khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tới hạn (Tc) • T >Tc thì PV gần như không đổi nên khí coi như lý tưởng. State A i j k l State B KHÁI NIỆM Quá trình (biến đổi) • Quá trình đẳng nhiệt • Quá trình đẳng áp • Quá trình đẳng tích • Quá trình đoạn nhiệt Các dạng Quá trình • Quá trình thuận nghịch KHÁI NIỆM • Quá trình thuận nghịch Dẫn hệ liên tiếp qua các trạng thái cân bằng Đặc điểm cơ bản của quá trình thuận nghịch là sau khi quá trình thực hiện ta có thể đưa hệ trở lại trạng thái đầu mà môi trường xung quanh không chịu 1 biến đổi nào (không nhận và không mất công) • Quá trình không thuận nghịch State A i j k l State B ... - tailieumienphi.vn