Bài giảng hóa lý 1 chương 3 nguyễn thị tuyết mai

Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển phaPhương trình Clausius Clapeyron I3.. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòaPhương trình Clausius Clapeyron II4.. Giản đồ pha hệ một c

Trang 1

TS Nguyễn Thị Tuyết Mai

Bộ môn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa học

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

HÓA LÝ I

Trang 2

Chương 3 SỰ CHUYỂN PHA TRONG

HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT

1 Sự chuyển pha loại một

2 Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển pha

Phương trình Clausius Clapeyron I

3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòa

Phương trình Clausius Clapeyron II

4 Giản đồ pha hệ một chất nguyên chất

HÓA LÝ I

Trang 3

1 Tại sao khi nấu ăn trên núi thức ăn lâu chín hơn so với khinấu ở vùng đồng bằng ?

2 Tại sao nấu trong nồi áp suất thì đồ ăn nhanh chín hơn ?

3 Làm cách nào để sấy khô vật chất (đường, muối, thức ăn, trái cây, tinh dầu…) mà không làm nóng chảy/phân hủy

chúng ?

Câu hỏi thảo luận

Trang 4

 CPV

Nhiệt độ

Chuyển pha loại 1

(thường gặp: nóng chảy,

kết tinh, ngưng tụ, bay hơi)

Chuyển pha loại 2

(KL thông thường →chất

siêu dẫn ở nhiệt độ thấp

Fe thuận từ → Fe nghịch từ)

Chuyển pha loại 1: thay đổi nhảy vọt các thông số nhiệt động

CHƯƠNG 4 CB PHA HỆ 1 CHẤT NGUYÊN CHẤT

Trang 5

1 Sự chuyển pha loại 1

Hệ 1 chất nguyên chất:

• Khí/lỏng: 1 pha (trừ He lỏng)

• Rắn: có thể có nhiều pha (số pha = số dạng thù hình)

• Sự chuyển pha: chuyển đổi giữa các trạng thái tập hợp

 thay đổi đột ngột những tính chất của hệ (khối lượng riêng, nhiệt dung, thể tích, hiệu ứng nhiệt…)

• Cân bằng pha trong hệ 1 chất nguyên chất: cân bằng giữa các trạng thái tập hợp của chất đó

HÓA LÝ I

Trang 6

Áp dụng quy tắc pha Gibbs:

Bậc tự do C = k - f + 2

 C = 3 - f

C  0  f  3

 số pha lớn nhất có thể cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng: 3

Trang 7

Trang 8

2 Ảnh hưởng của áp suất tới

nhiệt độ chuyển pha

Trang 9

Phương trình Clausius – Clapeyron I

HÓA LÝ I

T (K); V (L/mol);

 (atm.L/mol)

Trang 10

Quá trình sôi (hóa hơi):

Trang 11

Trang 12

3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới

áp suất hơi bão hòa

▪

Phương trình Clausius – Clapeyron II

(mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ đến ASHBH)

HÓA LÝ I

Áp suất hơi bão hòa ?

Trang 13

Ví dụ: bài thí nghiệm “Áp suất hơi bão hòa”

HÓA LÝ I

Trang 14

Trang 15

Bài tập:

và 320 K lần lượt là 346 mmHg và 556 mmHg Hãy

ĐS : Ts = 326 K = 56 oC

PHYSICAL CHEMISTRY I

PHASE EQUILIBRIUM OF PURE SUBSTANCES

Trang 16

4 Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất

Giản đồ pha bao gồm:

Trang 17

Điểm sôi – nhiệt độ sôi:

Chất lỏng được làm nóng trong 1 bình hở, khi áp suất hơi trên bề mặt

chất lỏng = áp suất ngoài → hiện tượng sôi

Nhiệt độ tại đó gọi là nhiệt độ sôi (Ts)

Pbh = Pngoài = 1 atm → nhiệt độ sôi thông thường

Pbh = Pngoài = 1 bar → nhiệt độ sôi tiêu chuẩn

1 bar = 0,987 atm

VD: Ts thông thường của nước: 100 o C

Ts tiêu chuẩn của nước: 99,6 o C

HÓA LÝ I

→ T s thông thường > T s tiêu chuẩn

Trang 18

Từ điểm tới hạn trở lên: chỉ còn 1 pha tồn tại gọi là pha lỏng siêu tới hạn

(điền đầy bình chứa, không có bề mặt phân cách)

HÓA LÝ I

https://www.youtube.com/watch?v=GEr3NxsPTOA

Trang 19

4 Giản đồ pha hệ 1 chất nguyên chất HÓA LÝ I

Trang 20

Điểm nóng chảy:

Ở P xác định, 2 pha L và R cùng tồn tại, nằm cân bằng với nhau

→ Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) = Nhiệt độ kết tinh (Tkt)

HÓA LÝ I

Trang 21

Trang 22

Chuyển pha L  H bằng cách thay đổi T hoặc P

Trang 23

Chuyển pha R  L bằng cách thay đổi T

Trang 24

Chuyển pha R  L bằng cách thay đổi P

Trang 25

Chuyển pha R  H ở vùng P thấp bằng cách tăng T

Trang 26

Có 3 dạng giản đồ pha của hệ 1 chất nguyên chất:

- Giản đồ pha của nước

- Giản đồ pha của CO2

- Giản đồ pha của He

HÓA LÝ I

Trang 27

Giản đồ pha của nước ở áp suất thấp

Điểm tới hạn

Nước đá

Nước lỏng

Hơi nước

Trang 28

Giản đồ pha của nước ở áp suất thấp

Điểm tới hạn

Nước đá

Nước lỏng

Hơi nước

Trang 29

Giản đồ pha của CO 2

Điểm tới hạn

Điểm ba -57 o C; 5,1atm

▪ Điểm T: 3 pha nằm cân bằng, f=3 và c=0

▪ Điểm C: điểm tới hạn TTC: chuyển pha liên tục, không có giới hạn phân chia

Trang 30

Giản đồ pha của CO 2

Điểm tới hạn

Điểm ba -57 o C; 5,1atm

▪ Đường TA (thăng hoa):

Pth = kth exp(-th/RT)

▪ Đường TC (hóa hơi):

Phh = khh exp(-hh/RT)

Do th=nc+hh>0  tăng T thì Pthtăng nhanh hơn Phh

Trang 31

Giản đồ pha của Heli ( 4 He)

HÓA LÝ I

▪ Ở điều kiện thông thường (1 atm,

298 K), He tồn tại ở trạng thái K

▪ Vùng T, P thấp: chỉ tồn tại pha L

▪ Vùng nhiệt độ thấp: không cùng

tồn tại 2 pha L và K

▪ Tăng P: thu được pha R

▪ He-I: chất lỏng thông thường

▪ He-II: siêu chất lỏng (độ nhớt ~ 0)

hcp: hexagonal close packing bcc: body-centred cubic

Trang 32

Giản đồ pha của lưu huỳnh

HÓA LÝ I

AB: đường thăng hoa S(rh)  S (h)

BC: đường thăng hoa S(m)  S (h)

CE: đường nóng chảy S(m)  S (l)

EG: đường nóng chảy S(rh)  S (l)

BE: CB 2 dạng thù hình S(rh)S (m)

CD: đường hóa hơi S(l)  S (h)

Điểm ba: B, C, E Điểm ba F: CB không bền giữa 3 pha:

pha S(l) quá lạnh, pha tinh thể rh quá nóng và pha S(h) quá bão hòa so với pha S(m).

trực thoi (rh)

đơn tà (m)

hơi

Lỏng

Trang 33

Giản đồ pha của C

Trang 34

Phương trình Clausius – Clapeyron I:

(áp dụng cho mọi qtr chuyển pha)

(PT Clausius – Clapeyron II)

Trong khoảng T hẹp:

Tiêu đề	Sự Chuyển Pha Trong Hóa Lý I
Tác giả	Nguyễn Thị Tuyết Mai
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hóa Lý
Thể loại	bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	0,91 MB