Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC - Coggle Diagram

- - - - Giãn nở vào chân không
        
        Q = 0, A = 0 → ΔU = 0
      - Hệ thực hiện chu trình
        
        ΔU = 0 → Q + A = 0
      - Biến đổi đẳng tích
        
        A = 0 → ΔU = Q
      - Hệ cô lập
        
        Q = 0, A = 0 → ΔU = 0
      - Biến đổi đoạn nhiệt
        
        Q = 0 → ΔU = A
      - Nội năng của 1 khí lý trưởng
        
        Uklt = U(T)Do đó trong 1 biến đổi đẳng nhiệt của khí lí tưởng, không kèm theo phản ứng hóa học, biến đổi nội năng ΔU = 0.
    - - Điều kiện đẳng áp
      - Điều kiện đẳng nhiệt
      - điều kiện đẳng tích:
  - - - Nhiệt hóa học
        
        Nhiệt hóa học nghiên cứu chủ yếu hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học hoặc các quá trình vật lí → Nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học
        
        Xét với 1 số quá trình nhiệt động
        
        Quá trình đẳng tích: V = const →ΔV = 0→ (Q – A’)v = ΔUv. Vậy, đối với quá trình đẳng tích, hiệu ứng nhiệt của quá trình bằng biến thiên nội năng của quá trình đó.
        
        Quá trình đẳng áp: P = const → (Q – A’)p = ΔU + PΔV = ΔHp. Vậy, đối với quá trình đẳng áp, hiệu ứng nhiệt của quá trình bằng biến thiên enthalpy của quá trình đó.
        
        Xét với phản ứng hóa học
        
        Phản ứng hóa học xảy ra 1 cách thuận nghịch nhiệt động. A’ = Ahóa = Amax
      - Phương trình Nhiệt hóa học
        
        Phương trình phản ứng có kèm theo trạng thái của các chất, hiệu ứng nhiệt của phản ứng và điều kiện thực hiện phản ứng gọi là phương trình nhiệt hóa học.
        
        Ví dụ: C(r) + O2(k) → CO2(k) ; ΔH = - 94052 cal/mol (ở 25oC,1atm)
    - - Hệ quả 2
        
        Hiệu ứng nhiệt của một quá trình vòng (chu trình) bằng không.
      - Ứng dụng của định luật Hess
        
        Thiết lập một quá trình vòng gồm nhiều giai đoạn trong đó một giai đoạn là quá trình đang xét và ΔH của tất cả các giai đoạn còn lại đều đã biết.
        
        Xác định ΔH của một quá trình khác có cùng trạng thái đầu và trạng thái cuối. Quá trình thứ hai này thường là một quá trình nhiều giai đoạn , trong đó ΔH của mỗi giai đoạn đều đã biết.
      - Hệ quả 1
        
        Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt ΔH thì phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt là – ΔH.
    - - Quá trình đẳng tích
        
        : V = const → Qv = ΔU hay “Nhiệt của quá trình đẳng tích
        bằng biến thiên nội năng của quá trình đó”.
      - Quá trình đẳng áp
        
        Qp = ∆H = ΔU + PΔV hay “Nhiệt của quá trình đẳng áp bằng biến thiên enthalpy của quá trình đó”.
      - Q = ΔU + PΔV
    - - Thiêu nhiệt: ΔH = ΔHtg - ΔH sp
      - Năng lượng liên kết hóa học : ΔH= Năng lượng tham gia - năng lượng sản phẩm
      - Sinh nhiệt : ΔH = ΔH sp - ΔH tg
      - Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ
        
        ΔH2 = ΔH1 + ΔCp.(T2 – T1)
- - - - Quá trình tự xảy ra và sinh công có ích :A'<0 Nên → ΔG<0
        Quá trình không tự xảy ra và sinh công có ích :A'= 0 Nên → ΔG<0
    - - Quá trình tự xảy ra và sinh công có ích :A'<0 Nên → ΔG<0
        Quá trình không tự xảy ra và sinh công có ích :A'= 0 Nên → ΔG=0
    - - Nguyên lí I dU=δQ + δA= δQ -PdV+ δA'
        δA' :Công có ích
        Nguyên lí II: δQ<= TdS
        ->δQ=dU +PdV -δA' =TdS
        ->δA' >= dU +PdV- TdS
        Nếu T,P =const thì δA' >=d(U + PV - TS)
        Hay δA' >= d(H - TS)
        Đặt H - TS =G (G: thế đẳng áp- đẳng nhiệt)
        ->δA' = dG hay A' >= ΔG
    - - ΔH=0 (khuếch tán các khí) -> ΔS > 0 ->ΔG < 0
        ΔS=0( p/ứ không làm thay đổi số mol) nếu ΔH<0 ->ΔG<0 ΔH < 0 và ΔS > 0 thì quá trình tự diễn biến vì cả 2 yếu tố cùng thuận lợi ΔG < 0
        ΔH > 0 và ΔS < 0 thì quá trình không thể xảy ra được vì cả 2 cùng cản trở, gây bất thuận lợi ΔG > 0
        ΔH < 0( thuận lợi) và ΔS < 0(cản trở) quá trình sẽ tự diễn biến khi
        |ΔH| > |T.ΔS| -> -ΔH > -TΔS -> ΔG < 0
        ΔH > 0(bất lợi) và ΔS > 0(thúc đẩy ) quá trình sẽ tự diễn biến khi
        |ΔH| < |T.ΔS| -> -ΔH < -TΔS -> ΔG < 0
  - - - Enthalpy tự do sinh tiêu chuẩn của một chất là biến thiên enthalpy tự do của phản ứng hình thành 1 mol chất đó ở điều kiện tiêu chuẩn từ các đơn chất ở trạng thái chuẩn.
      - Kí hiệu
    - - Biến thiên enthalpy tự do chuẩn của một phản ứng hoá học bằng tổng enthalpy tự do sinh tiêu chuẩn của các sản phẩm trừ đi tổng enthalpy tự do sinh tiêu chuẩn của các chất phản ứng.
    - - Vì ΔG là một đại lượng trạng thái nên cũng như các đại lượng khác, biến thiên ΔG chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối: ΔG(quá trình) = G(cuối) – G(đầu) mà không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian
  - - - Ta có hệ thức: cho biết sự phụ thuộc của G theo nhiệt độ khi áp suất không đổi
      - Vì S > 0 nên đạo hàm luôn luôn âm. Điều đó có nghĩa là khi nhiệt độ tăng thì enthalpy tự do giảm
      - Nếu thay giá trị của S từ biểu thức trên vào hệ thức định nghĩa G=H-TS ta có: hay
      - Xét đạo hàm của hàm theo T ta được:
      - Tách biến và lấy tích phân ta có:
    - - Đối với ΔG ta cũng có các hệ thức tương tự như đối với G (*)
      - Trong khoảng biến thiên nhiệt độ không quá lớn, ΔH được coi là không đổi. Khi đó hệ thức (*) có dạng đơn giản:
  - - - Ta thường nói, thể tích mol, khối lượng mol, nhiệt phản ứng mol, ... đó là những
        đại lượng tương ứng với một lượng chất bằng một mol.
    - - thể tích mol riêng phần kí hiệu là :
      - đối với hệ có 2 cấu tử A và B ( như methanol - nước ) thì thể tích mol riêng phần của A và của B được định nghĩa dưới dạng :
      - nếu gọi V là thể tích hỗn hợp thì ta có:
      - trong trường hợp chung, nếu hệ gồm nhiều cấu tử thì với một cấu tử i bất kì ta có:
    - - enthalpy tự do , enthalpy tự do mol riêng phần , cũng được định nghĩa một cách tương tự. Vì enthalpy tự do còn được gọi là thế đẳng nhiệt đẳng áp nên enthalpy tự do mol riêng phần đgl hóa thể và kí hiệu là
      - đối với một nguyên chất :
        đối với một hỗn hợp :
        hệ hai cấu tử A và B:
    - - cũng như đối với thể tích mol riêng phần, tại một nhiệt độ và một áp suất xác định, đối với hóa thể ta cũng có hệ thức:
      - hệ gồm nA mol chất A và nB mol chất B ta sẽ có:
      - trong quá trình đẳng nhiệt đẳng áp ta có:
      - nếu hệ gồm 2 chất A và B thì biến thiên enthalpy tự do của hệ trong quá trình đẳng nhiêt đẳng áp :
- - - - Entropy là đại lượng đặc trưng cho mức độ hỗn độn phân tử
        của hệ cần xét.
      - Mức độ hỗn độn của một hệ càng cao thì entropy của hệ có giá trị càng
        lớn.
      - Entropy tăng theo nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng thì entropy tăng và ngược lại.
      - Đối với cùng một chất thì entropy ở trạng thái khí lớn hơn entropy ở trạng thái lỏng và entropy ở trạng thái lỏng lớn hơn entropy ở trạng thái rắn.
    - - Theo Clausius: “Nhiệt không thể tự chuyển từ vật lạnh sang vật nóng” tức là không thể có quá trình mà kết quả duy nhất chỉ là chuyển nhiệt từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao; hoặc nhiệt không thể chuyển từ vật lạnh sang vật nóng nếu đồng thời không diễn ra một quá trình đền bù nào khác.
      - Theo Thomson: “Không thể chế tạo được một động cơ làm việc theo chu trình, lấy nhiệt từ một nguồn và biến hoàn toàn thành công (động cơ vĩnh cửu loại hai)”.
  - - - Đối với quá trình thuận nghịch: ΔS(hệ) + ΔSm.tr = 0
      - Đối với quá trình không thuận nghịch: ΔS(hệ) + ΔSm.tr > 0
- - - - -Hệ là đối tượng cần nghiên cứu các tính chất nhiệt động học.Hệ là một vật hoặc một nhóm vật được coi là cách biệt với thế giới xung quanh
        -Hệ nhiệt động (hệ vĩ mô), được gọi tắt là hệ, là phần của vũtrụ gồm một số rất lớn tiểu phân cấu tạo (nguyên tử, phân tử hay ion) đang được nghiên cứu và được phân cách với phần còn lại của vũ trụ - môi trường ngoài - bằng một ranh giới thực hay ảo.
    - - Cách 1: Dựa vào khả năng trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh.
        
        hệ mở
        
        hệ kín
        
        hệ cô lập
      - Cách 2: Dựa vào tính đồng nhất hoặc số lượng pha cấu thành nên hệ đó.
        
        hệ đồng thể
        
        hệ dị thể
  - - - -Quá trình nhiệt động là quá trình xảy ra trong hệ vĩ mô liên quan ít nhất tới sự biến thiên một tham số.
        -Quá trình đóng (hay chu trình): Là quá trình hệ ở trạng thái đầu chịu một loạt biến đổi lại trở về trạng thái đầu
        -Quá trình mở: Là quá trình sau khác quá trình đầu..
    - - -Quá trình đẳng nhiệt (T = const): Xảy ra ở nhiệt độ không đổi.
        -Quá trỉnh đẳng áp (P = const): Xảy ra ở áp suất không đổi.
        -Quá trình đẳng tích (V = const): Xảy ra ở thể tích không đổi
        Quá trình đoạn nhiệt: Là quá trình xảy ra khi không có sự trao đổi nhiệt giữa hệvà môi trường ngoài. .
      - -Quá trình vi phân: Là quá trình trong đó các biến số chỉ chịu sự biến đổi vi phân vô cùng nhỏ:
        -Quá trình thuận nghịch: Là quá trình nếu sau quá trình thuận hệ có khả năng trở về trạng thái đầu theo đúng con đường nó đi qua mà không để lại biến đổi nào cho môi trường .
        -Quá trình bất thuận nghịch (quá trình một chiều) là quá trình không tuân theo các điều kiện trên chỉ xảy ra theo một chiều nhất định.