C. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – BÌNH LUẬN : 7 N:
2. Nghiên cứu lý thuyết :
2.1. Các khái niệm về hệ nhiệt động :
o Hệ nhiệt động là tập hợp các chất cĩ cùng trạng thái.
o Hệ cơ lập là hệ khơng đổi cả về chất và về năng lượng với mơi trường bên ngồi. o Hệ kín là hệ khơng trao đổi chất với mơi trường bên ngồi. Hệ mở : Đối với các hệ cịn lại.
oTrạng thái cân bằng là trạng thái mà các thơng số của hệ khơng thay đổi theo thời gian và tính bất biến đĩ khơng phụ thuộc vào mơi trường bên ngồi.
oTrạng thái khơng cân bằng là các trạng thái mà các thơng số (P, V, T,...) thay đổi theo thời gian.
oQuá trình cân bằng là quá trình gồm một chuỗi biến đổi liên tiếp các trạng thái cân bằng. Quá trình cân bằng là quá trình lý tưởng, trong thực tế chỉ cĩ những quá trình gần cân bằng.
oQuá trình khơng cân bằng là quá trình gồm các trạng thái mà trong đĩ cĩ một số trạng thái khơng cân bằng.
2.2. Nhiệt phản ứng :
2.2.1 Khái niệm :
Trong quá trình phản ứng, một hệ kín cĩ thể xảy ra các hiện tượng nhiệt.
Nếu hệ giải phĩng nhiệt, đĩ là phản ứng toả nhiệt, ngược lại, nếu hệ nhận nhiệt của mơi trường thì phản ứng thu nhiệt.
Nhiệt phản ứng là nhiệt trao đổi giữa phản ứng với mơi trường ngồi. Ký hiệu: Q Q > 0 nếu hệ thu nhiệt; Q < 0 nếu hệ toả nhiệt.
2.2.2. Nhiệt phản ứng đẳng tích :
Nhiệt phản ứng đẳng tích là nhiệt lượng trao đổi trong quá trình phản ứng, trong đĩ từ trạng thái đầu sang trạng thái cuối hệ cĩ thể tích khơng đổi và nhiệt độ ở hai trạng thái đĩ bằng nhau.
Theo nguyên lý I : , ∆ =U W + Q V Với 2
1 P P W = - PdV = 0∫ Suy ra : ∆ =U Q V 2.2.3. Nhiệt phản ứng đẳng áp :
Nhiệt phản ứng đẳng áp là lương nhiệt trao đổi trong quá trình phản ứng trong đĩ từ trạng thái đầu sang trạng thái cuối, hệ cĩ áp suất khơng đổi và nhiệt độ hai trạng thái đĩ bằng nhau: Theo nguyên lý I : ∆ =U W + Q P (1) Mà : 2 1 P 2 1 1 1 2 2 P W = - PdV =∫ −P V( −V)=PV −PV (trong đĩ P1 = P2 = P) (2) Từ (1) và (2) suy ra : U2−U1=QP+PV1−PV2 Hay : (U2+PV2) (− U1+PV1)=QP
Đặt H U PV= + , gọi là hàm entanpi, là một hàm trạng thái Từ đĩ suy ra : QP = ∆H
2.2.4. Mối quan hệ giữa QPvà Q V :
Ta cĩ : QP =U2−U1+P V( 2−V1)=U2−U1+(n2−n RT1) vậy : QP = ∆ + ∆U nRT
n1 : số mol các chất phản ứng; n2 : số mol các chất tạo thành; ∆ = −n n2 n1
2.3. Các định luật về Nhiệt phản ứng :
2.3.1. Định luật Hess :
oPhát biểu : Nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của các chất tham gia và các chất tạo thành chứ khơng phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian.
oCác hệ quả :
- Hiệu ứng nhiệt của phản ứng thuận bằng hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch nhưng ngược dấu
- Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm trừ đi nhiệt tạo thành của các chất tham gia.
2.3.2. Định luật Kirchoff : Biểu thức : P P P P Q H C T T ∂ ∂∆ = = ∆ ∂ ÷ ∂ ÷
Với ∆CP =CP2 −CP1, (CP2, CP1: nhiệt dung riêng của sản phẩm tạo và chất tham gia phản ứng ở áp suất khơng đổi).
2.4. Năng lượng liên kết - Nhiệt phản ứng :
Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hố học.
Phản ứng hố học về bản chất là phá vỡ liên kết cũ, hình thành liên kết mới. Do đĩ, nếu phản ứng thực hiện ở áp suất và nhiệt độ khơng đổi thì sự biến thiên của Entanpi của phản ứng chính bằng tổng năng lượng của các liên kết mới hình thành trừ đi tổng năng lượng của các liên kết bị phá vỡ.Vì vậy, nếu biết được năng lượng của các liên kết cĩ thể tính được nhiệt phản ứng.