THẾ ĐẲNG ÁP VÀ CHIỀU CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC pot

Các quá trình được xem gần như là quá trình thuận nghịch  Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện nhiệt độ và áp suất chuyển pha.. XÁC SUẤT NHIỆT ĐỘNG WTrạng thái vĩ mô- xác định bằng nh

Chương VII

THẾ ĐẲNG ÁP

và CHIỀU CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC

Các quá trình được xem gần như là

quá trình thuận nghịch

 Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện

nhiệt độ và áp suất chuyển pha.

 Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng châm.

 Quá trình dãn nở đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý tưởng.

 Các phản ứng hoá học diễn ra ở rất gần với điều kiện cân bằng.

XÁC SUẤT NHIỆT ĐỘNG W

Trạng thái vĩ mô- xác định bằng những thông số

trạng thái như : nhiệt độ , áp suất , nồng độ….

Xác suất nhiệt động W là tổng số trạng thái vi mô ứng với mỗi trạng thái vĩ mô của hệ.(W>>1)

Trạng thái vi mô- xác định bằng những giá trị đặc trưng tức thời của mỗi phân tử như vị trí, tốc độ , chiều chuyển động.

Xác suất nhiệt động W

Xác suất nhiệt động W là thước đo độ hỗn loạn của hệ

II KHÁI NIỆM VỀ ENTROPY

• 1.Định nghĩa

• 2.Entropy tiêu chuẩn

• 3.Tính chất

ra là quá trình thu nhiệt

 H chưa thể xem là đại lượng tiêu chuẩn để tiên đoán chiều và giới hạn

quá trình.

Tự phát

Không tự phát

Quá trình khuếch tán các khí tự diễn ra có H=0

Trong hệ cô lập, quá trình khuếch tán diễn ra theo chiều

hướng làm tăng độ hỗn loạn của hệ

Quá trình nóng chảy, bay hơi tự diễn ra

có H >0

Trong hệ cô lập, các quá trình tự phát diễn ra theo chiều hướng đi từ trạng thái có độ hỗn loạn thấp đến trạng thái có độ hỗn loạn cao.

lnk

Entropy là thông số dung độ

Định luật Nernst

Nguyên lý III của nhiệt động học

Ở không độ tuyệt đối (0K) mọi đơn chất cũng như mọi hợp chất ở dạng tinh thể hoàn hảo đều có

entropy bằng không.

W=1 →S 0 =0

Biến thiên Entropy (S0) trong các quá trình biến đổi các chất ở dạng tinh thể hoàn hảo đều bằng không ở 0K.

Ví dụ: ở 0K phản ứng C(gr)+O2(r) = CO2(r) S0=0

ENTROPY tiêu chuẩn S 0

Entropy của các hợp chất tinh thể ion phụ thuộc vào lực hút tĩnh điện.

So (J/K•mol)

So (J/K•mol) MgO 26.9 NaF 51.5

Entropy, S

• Đối với cùng một chất thì ở các trạng thái rắn, lỏng,

khí entropi có giá trị khác nhau và tăng dần

Nhiệt độ tăng làm tăng entropy, ngược lại

áp suất tăng làm giảm entropy

• S0298H2O (lỏng) < S0350H2O (lỏng)

• S400H2O (khí, 3 atm ) < S450H2O (khí, 1atm)

Entropy là hàm của nhiệt độ

Entropy luôn tăng theo nhiệt

độ…

…và tăng nhanh trong suốt quá trình

chuyển pha.

Các quá trình này làm tăng

entropy (S > 0)

C(gr) + CO2(k) = 2CO (k) ; n=1>0 → V >0 → Spư >0

N (k) + 3H (k) = 2NH (k); n= -2<0 → V<0 → Spư <0

Phản ứng hoá học

Q dS

; T Q S

III NGUYÊN LÝ THỨ HAI CỦA NHIỆT

Đối với quá trình đẳng nhiệt

Q

S 



Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập

Tính S cho các quá trình vật lý

( Quá trình thuận nghịch )

đ

cW

Wln

.R.n

2

P

P ln R

n V

V ln R n

Biến thiên entropy của chất nguyên chất theo nhiệt độ

P

T

dTC

.nS

Ví dụ- tính S của quá trình đun nóng 2 mol nước lỏng

từ 00C lên 250C.Cho biết Cp= 75,24J/mol.K

S = 2.75,24.ln(298/273) = 13,18 (J/K)

1

2 p

T

T ln C

n

Tính biến thiên entropy trong quá trình chuyển pha

(đẳng nhiệt , đẳng áp, thuận nghịch )

T

H T

Q



Ví dụ - tính S cho quá trình nóng chảy 10 mol nước

đá ở 273K , 1atm cho biết Qđđ = - 6008,22J/mol

Biến thiên entropy của quá trình bất thuận nghịch

Tính  S cho phản ứng hoá học ở nhiệt độ bất kỳ.

Phương trình cơ bản của nhiệt động học

G = H –T S

ĐIỀU K)IỆN TỰ PHÁT CHO QUÁ TRÌNH

ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN CHIỀU DIỄN

RA CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC

• Ở nhiệt độ thấp, |H| >>|T S | nên dấu G phụ thuộc vào dấu H

• Ở nhiệt độ cao, |H| <<|T S | nên dấu G phụ thuộc vào dấu S

Phương trình cơ bản của nhiệt động học

G = H –T S

T cao

-Không tự phát

Tự phát

Thế đẳng áp tiêu chuẩn G0

T

Trạng thái chuẩn

Nhiệt độ tuỳ ý , thường chọn 250C

Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn (  G0298)tt

 là biến thiên thế đẳng áp của phản ứng tạo thành.

 Đơn vị kJ/mol hay kcal/mol.

Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của các đơn chất bền được qui ước bằng không

Vì G là hàm trạng thái nên khi đổi chiều phản ứng G đổi dấu.

Đánh giá chiều hướng quá trình trong thực tế

từ G0

+40kJ < G0298 pư → G > 0 : trong thực tế phản ứng có thể diễn ra theo chiều nghịch.

- 40kJ > G0298 pư : trong thực tế phản ứng có thể diễn ra theo chiều thuận.

-40kJ < G0298 pư < +40kJ : trong thực tế phản ứng diễn

ra thuận nghịch.