Sự biến thiê nG của các phản ứng hoá học

. Đối với mọi hệ nhiệt động đều tồn tại hàm trạng thái được gọi là entropi và

c) Sự biến thiê nG của các phản ứng hoá học

Vì Entanpi tự do G là một hàm trạng thái nên các giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất, nhiệt độ và áp suất.

Nếu đo ở nhiệt độ 298K và P = 1atm (điều kiện chuẩn) thì entanpi tự do chuẩn tạo thành một chất nào đó là một sự biến thiên G của phản ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất bền vững ở điều kiện chuẩn và kí hiệu là G0298. Với các đơn chất thì G0298= 0.

Ta có cơng thức tính G của các phản ứng hoá học như sau:

G0 = ∑ G0298 (sản phẩm) - ∑ G0298 (tham gia) (5.6)

2.2.2. Thế đẳng nhiệt đẳng tích

Giả sử ở điều kiện T = const và V = const, hệ trao đổi với môi trường lượng nhiệt Qv = U. Lí luận tương tự như trường hợp trên ta tìm ra:

- Khi U - T.S = (U - TS) < 0 quá trình tự xảy ra.

- Khi U - T.S = (U - TS) = 0 hệ ở trạng thái cân bằng.

Nếu đặt: F = U - TS (5.7)

Ta có : F = U - T.S

F gọi là năng lượng tự do đẳng nhiệt đẳng tích (thế đẳng nhiệt đẳng tích hoặc gọi là năng lượng Helmholtz). Vì các đại lượng U, T, S là những hàm trạng thái nên F cũng là hàm trạng thái.

F  0 (5.8) + Khi F < 0 quá trình tự xảy ra.

+ Khi F = 0 hệ ở trạng thái cân bằng.

Ta có thể phát biểu nguyên lý II theo năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng tích (F) như sau:

Trong hệ kín, ở nhiệt độ và thể tích khơng đổi, chỉ có những q trình có kèm theo sự giảm năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng tích mới có khả năng tự diễn. Quá trình dừng lại khi năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng tích đạt giá trị cực tiểu .

ý nghĩa của hàm F.

+ Lập luận tương tự ta có: dF SdT VdPAmax'

+ Cũng tương tự, trong điều kiện T = const, V = const thì ta có

F  Amax' (5.9)

Nghĩa là F bằng cơng hữu ích cực đại của q trình thuận nghịch đẳng tích, đẳng nhiệt.

+ Từ biểu thức (5.7) ta có:

U = F + TS  U = F + TS (5.10) Điều đó chứng tỏ nội năng gồm 2 phần Điều đó chứng tỏ nội năng gồm 2 phần

F là phần nội năng có khả năng tự do sinh cơng, TS là phần nội năng cịn lại chỉ có thể chuyển thành nhiệt.

Người ta còn gọi TS là phần năng lượng ràng buộc của nội năng tức là phần năng lượng không thể tự do sinh công.

Nếu trong q trình nào đó hệ khơng sinh cơng, thì sự giảm nội năng của hệ chỉ sinh ra nhiệt.

Nếu hệ có sinh cơng thì chỉ 1 phần xác định của nội năng là năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng tích (F) có khả năng sinh cơng. Điều đó có nghĩa là cơng có thể chuyển hồn toàn thành nhiệt nhưng nhiệt khơng thể chuyển hồn tồn thành cơng”. Đó cũng là một cách phát biểu nguyên lý II theo hàm F.

2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới entanpi tự do