Đang tải... (xem toàn văn)
Một số khái niệm và Định nghĩa Hệ nhiệt động (hệ cân bằng) : là hệ mà các tính chất vĩ mô của nó không thay đổi theo thời gian khi môi trường không tác động gì đến hệ. Hàm trạng thái : là những đại lượng đặc trưng cho mỗi trạng thái của hệ, thường được biểu diễn dưới dạng một hàm số các thông số trạng thái. VD : nội năng U, entropy S... Công A và nhiệt Q là hai hình thức truyền năng lượng của hệ.
Các nguyên lý hàm nhiệt động GVHD : TS Hu ỳnh Quy ền HV : Bùi Thanh H ải Một số khái niệm Định nghĩa • Hệ nhiệt động (hệ cân bằng) : hệ mà tính chất vĩ mơ khơng thay đổi theo thời gian mơi trường khơng tác động đến hệ • Hàm trạng thái : đại lượng đặc trưng cho trạng thái hệ, thường biểu diễn dạng hàm số thông số trạng thái VD : nội U, entropy S • Cơng A nhiệt Q hai hình thức truyền lượng hệ Ngun lí thứ • Năng lượng hệ : E = Epot + Ekin + U •Nội (U) : tập hợp tất dạng lượng tiềm tàng hệ lượng nguyên tử, lượng phân tử, lượng hạt nhân, • Nội hàm trạng thái • Phát biểu nguyên lí thứ : Trong trình bất kỳ, biến thiên nội ∆U hệ nhiệt Q mà hệ nhận trừ công A mà hệ sinh ∆U = Q + W dU = δQ + δW Kí hiệu : Nhiệt hệ nhận : Q Công hệ sinh : -W Áp dụng ngun lí thứ cho số q trình Q trình đẳng tích ( V = const, dV =0) Q trình đẳng tích nên cơng thể tích khơng thực hiện, Wv =0 ⇒∆Uv = Qv - Quá trình vô nhỏ : dUv = δQv - Nếu trình giãn nở khơng có chuyển pha hay phản ứng hóa học xảy : dUv = Cv dT Quá trình nén đoạn nhiệt : W = ∆U Áp dụng ngun lí thứ cho số q trình Quá trình đẳng áp ( P = const, dP=0) Cơng q trình : W = -P ∆V Ta có : QP = ∆U – W = ∆U + P∆V = ∆(U + PV)P U+ PV hàm trạng thái, gọi enthanpy, kí hiệu H => H = U + PV Ta viết : QP = ∆HP Tính theo nhiệt dung riêng đẳng áp : dHP = CP dT Nguyên lí thứ hai nhiệt động lực học Entropy đại lượng đặc trưng cho tính bất ổn định hệ Với q trình vơ nhỏ : dS = dSi + dSe • dSe liên quan tới nhiệt trao đổi phương trình : dSe = δQ/T • dSi liên quan tới biến đổi bên hệ Quá trình thuận nghịch : dSi = Quá trình bất thuận nghịch : dSi > Từ rút : dS ≥ δQ/T Hay : δQ ≤ T dS Mối quan hệ nội entropy δW = -P dV δQ = T dS ⇒ dU = T dS – P dV ⇒ dS = 1/T dU + P/T dV Tính cho đơn vị mol ta có : du = T ds –P dv ds = 1/T du + P/T dv Công thực : Ở trạng thái cân Hệ lập khơng có trao đổi nhiệt cơng với môi trường : dW = 0, dQ = dU = 0, dV = 0, dS ≥ Chia hệ làm phần A B : dU = dUA + dUB = dS = dSA + dSB • Khi VA , VB không đổi: ⇒dS = 1/TA dUA + 1/TB dUB = (1/TA - 1/TB ) dUA • Khi tính đến biến đổi VA , VB : ⇒dS = (1/TA - 1/TB ) dUA + (PA /TA – PB /TB ) dVA Ý nghĩa thống kê entropy Entropy hàm xác suất nhiệt động W thể qua phương trình : S = k ln W k: số Bolzmann tính theo cơng thức k= R/N0 : R số khí lý tưởng N0 số Avogadro Như tính entropy theo hệ thức : ∆S = S2 – S1 = ln W2 /W1 Phương trình Gibbs- Helmholtz Xét q trình có trao đổi nhiệt công với môi trường: dU = δQ + δW + δW’ , với δW’ công sinh điện, δQ ≤ T dS ⇒δW + δW’ ≥ dU – T dS Quá trình đẳng nhiệt : δW + δW’ ≥ d(U – T S)T hay W + W’ ≥ ∆(U – T S)T Quá trình đắng nhiệt, đẳng tích : δW’ ≥ d(U – T S)T hay W’ ≥ ∆(U – T S) Phương trình : A = U – TS gọi phương trình Helmholtz Quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp : δW = -P dV hay W = -P ∆V =>δW’ ≥ d( U + PV - TS)T,P hay δW’ ≥ ∆( U + PV TS)T,P Phương trình : G = U + PV – TS gọi phương trình Gibbs Hàm nhiệt động lực học Khí lý tưởng Phương trình trạng thái N mol khí lý tưởng viết dạng : PV# = NRT , V# : thể tích khí lý tưởng R = 8.314 J.mol-1 K-1 = 1.987 cal.mol-1 K-1 = 82.058 atm.cm3 mol-1 K-1 Nhiệt dung • Nhiệt dung hàm phức tạp nhiệt độ áp suất, song ảnh hưởng áp suất không đáng kể thường bỏ qua • Nhiệt dung đẳng áp : • Nhiệt dung đẳng tích : • Ở vùng nhiệt độ trung bình : Cp = a + bT + cT2 + dT3 + Trong : a,b,c,d, hệ thực nghiệm Hay Cp = a + a1 T + a2 T2 + a-2 T-2 Thank You!!! ... U + PV – TS gọi phương trình Gibbs Hàm nhiệt động lực học Khí lý tưởng Phương trình trạng thái N mol khí lý tưởng viết dạng : PV# = NRT , V# : thể tích khí lý tưởng R = 8.314 J.mol-1 K-1 = 1.987... atm.cm3 mol-1 K-1 Nhiệt dung • Nhiệt dung hàm phức tạp nhiệt độ áp suất, song ảnh hưởng áp suất không đáng kể thường bỏ qua • Nhiệt dung đẳng áp : • Nhiệt dung đẳng tích : • Ở vùng nhiệt độ trung... = ∆(U + PV)P U+ PV hàm trạng thái, gọi enthanpy, kí hiệu H => H = U + PV Ta viết : QP = ∆HP Tính theo nhiệt dung riêng đẳng áp : dHP = CP dT Nguyên lí thứ hai nhiệt động lực học Entropy đại lượng