2017 chương 5 chiều hướng quá trình BK

10/25/2017 Chiều hướng phản ứng hóa học Nguyên lý 1, ngun tắt chuyển hóa lượng Ngun lí 2, chiều tự xảy phản ứng hóa học H2 + O2 → H2O Quá trình tự diễn biến Tự nhiên tồn trình xảy theo chiều định Nước hoa khuếch tán khắp phòng Khi khơng có giáo viên lớp học trở nên trật tự 10/25/2017 Nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh Sắt bị rỉ Entropy (S) độ trật tự Entropy đại lượng đặc trưng cho mức độ hỗn loạn (mất trật tự) 10/25/2017 Hệ trật tự entropy lớn entropy : ST0 [J / K ] Nguyên lí Trong hệ lập q trình tự diễn biến theo chiều tăng entropy S1 S2 (1) → (2), tự xảy S2 > S1, ΔS > 10/25/2017 Ngun lí Trong hệ khơng lập q trình tự diễn biến theo chiều tăng entropy vũ trụ (entropy tổng) ΔStổng = ΔShệ + ΔSmôi trường ΔStổng = ΔShệ - ΔH/T 250C 600C Q = - ΔH Biến thiên entropy trình đẳng nhiệt Nhiệt nhận vào làm tăng mức độ trật tự hệ ΔS  Q T Q 10/25/2017 Biến thiên entropy phản ứng hóa học aA +  bB cC + dD S0T =ΣS0T (sản phẩm) - ΣS0T (tham gia) SO2 (k) + 1/2O2 (k) = SO3 (k) ΔS0298 = ΔS0298SO3 - (ΔS0298SO2 + 1/2ΔS0298O2) Áp dụng: Biến thiên entropy trình: H2O(r)  H2O(l) 22,1 J/K nhiệt hệ hấp thu từ môi trường 6,00 kJ Tính biến thiên entropy tổng nhận xét chiều trình khi: a Quá trình thực -10,000C b Quá trình thực +10,000C 10 10/25/2017 Áp dụng: Chứng minh trình rỉ sắt tự diễn biến, biết: 4Fe(r) S0298 (J/K.mol) H0298,tt (KJ/mol) + 3O2(k) 27,3 205,0 0  2Fe2O3(r) 87,4 - 824,2 11 Bản chất xác suất entropy Dự đoán biến thiên entropy thí nghiệm dưới, giảm tăng số hạt hệ ? 12 10/25/2017 Entropy đặc trưng cho xác suất nhiệt động W hệ: S = k.logW Ludwig Boltzmann (1844 – 1906) “Trong hệ lập q trình xảy theo chiều có xác suất lớn nhất’’ Mọi q trình hệ lập có xu hướng tiến đến trạng thái hỗn loạn (trạng thái có xác suất cao) trật tự (trạng thái có xác suất thấp) 13 Đọc thêm: Entropy thuyết chết nhiệt vũ trụ Năng lượng vụ trụ giữ không đổi, entropy vụ trụ luôn tang Entropy vũ trụ tiến đến cực đại, biến đổi dừng lại sống bị hủy diệt! Sự thăng gián entropy vũ trụ 14 10/25/2017 Đọc thêm: Entropy mũi tên thời gian Điều xảy tua ngược đoạn phim bên ? Entropy: q trình ngược lại khơng thể xảy làm entropy hệ giảm Thời gian: trình ngược lại khơng thể xảy thời gian có tính chiều, trôi từ khứ đến tương lai! 15 Hai nguyên tử va chạm, tua ngược đoạn phim góc độ thời gian hay entropy, bạn thấy hợp lí! Entropy thời gian có tính đối xứng, khơng có tính chiều! “Entropy liên hệ với tính chiều thời gian giới vĩ mơ Sự gia tăng tính hỗn loạn hệ gây ảo giác tính chiều thời gian’’ 16 10/25/2017 Đọc thêm: Entropy tạo thành sống Sự sống (độ trật tự cao) cấu thành từ chất hóa học mơi trường (độ trật tự cao) Vi phạm nguyên lí entropy ? Các cột đá tự nhiên bắc Ireland 17 Các vòng tròn sỏi Norway 18 10/25/2017 Tinh thể băng tuyết 19 Nguyên lí Entropy chất rắn nguyên chất có cấu tạo tinh thể lý tưởng, không độ tuyệt đối (0 K) không (Planck 1912) S0  lim T 0 ST  Hàm ý ngun lí khơng thể giảm nhiệt độ chất 0K Kỷ lục nhiệt độ thấp: Đại học Aalto Phần Lan 1999: 10-10K 20 10 10/25/2017 Hàm Gibbs – Năng lượng tự Stổng = Shệ + Smt 250C Stổng = Shệ - H/T -TStổng = -TShệ + H 600C Q = - ΔH -TStổng = (H2-TS2) – (H1-TS1) Đặt G = H - TS Vậy: -TStổng = G = H - TShệ G gọi entanpi tự hay lượng tự 21 Xét chiều trình theo entanpi tự ΔG = ΔH - TΔS Ở điều kiện T= const; p = const: ΔG < : trình tự diễn ΔG > 0: q trình khơng tự diễn ΔG = 0: trình đạt cân 22 11 10/25/2017 Áp dụng: Xét phản ứng CaCO3(r)  CaO(r) + CO2(k) Chất Ho298K (kJ mol-1) So298K (J mol-1.K-1) CaCO3(r) -1205,93 92,63 CaO(r) -634,94 39,71 CO2(k) -392,92 213,43 a Xác định chiều phản ứng 298K b Xác định nhiệt độ CaCO3(r) bắt đầu bị phân huỷ (giả thuyết S, H không phụ thuộc vào nhiệt độ) 23 Áp dụng: Kim cương dạng thù hình cacbon Phản ứng cacbon (graphit) chuyển hóa thành kim cương có xảy điều kiện 1atm, 298K khơng? C(gr)  C(diamon) Ho298K (kJ mol-1) 2,90 So298K (J mol-1.K-1) 5,740 2,38 24 12 ... entropy trình: H2O(r)  H2O(l) 22,1 J/K nhiệt hệ hấp thu từ mơi trường 6,00 kJ Tính biến thiên entropy tổng nhận xét chiều trình khi: a Quá trình thực -10,000C b Quá trình thực +10,000C 10 10/ 25 /2017. .. lượng tự 21 Xét chiều trình theo entanpi tự ΔG = ΔH - TΔS Ở điều kiện T= const; p = const: ΔG < : trình tự diễn ΔG > 0: q trình khơng tự diễn ΔG = 0: trình đạt cân 22 11 10/ 25 /2017 Áp dụng: Xét... 10/ 25 /2017 Entropy đặc trưng cho xác suất nhiệt động W hệ: S = k.logW Ludwig Boltzmann (1844 – 1906) “Trong hệ cô lập q trình xảy theo chiều có xác suất lớn nhất’’ Mọi q trình hệ lập có xu hướng