1 §3 ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ II CỦA NĐH VÀO HÓA HỌC – CHIỀU VÀ GIỚI HẠN TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH Quá trình tự diễn biến và Quá trình không tự diễn biến Quá trình tự diễn biến Quá trình ko tự diễn biến Là[.]
Trang 11
§3 ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ II CỦA NĐH VÀO HÓA HỌC – CHIỀU VÀ GIỚI HẠN
TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH
Trang 2Quá trình tự diễn biến và Quá trình không tự diễn biến:
Quá trình tự diễn biến Quá trình ko tự diễn biến
Là quá trình trong những
điều kiện nhất định nó tự
xảy ra mà không cần tiếp
thêm năng lượng liên tục từ
bên ngoài vào hệ
Là quá trình không thể tự
động xảy ra nếu hệ không được cung cấp năng lượng liên tục từ bên ngoài
- Nước: cao thấp - Tốn năng lượng liên tục để
đưa nước lên cao
- Nhiệt: nóng lạnh - Tốn năng lượng để nóng lên
- Khí: p cao p thấp - Tốn công để nén khí
2
Trang 3I Nguyên lý II của nhiệt động học:
1 Entropi (S) - Biểu thức toán học của nguyên lý II
Có nhiều cách phát biểu nguyên lý II, trong hóa học, phát biểu nguyên lý II
dưới dạng hàm trạng thái entropi là thuận lợi nhất
Phát biểu: - Tồn tại một hàm trạng thái gọi là entropi, kí hiệu là S
Vậy dS là một vi phân toàn phần
Vì entropi là hàm trạng thái nên khi hệ chuyển từ trthái (1) sang trthái (2) thì biến đổi entropi sẽ là:
Trang 4I Nguyên lý II của nhiệt động học:
Biểu thức toán học của nguyên lý II:
Dấu “=“: qtr thuận nghịch (CB)
Dấu “>“: qtr bất thuận nghịch
(tự xảy ra)
S: entropi, hàm trạng thái đặc trưng cho độ hỗn độn của hệ
hệ càng hỗn độn, S càng lớn: SK > SL > SR
4
T
Q
1 T Q
S
Trang 55
Tính hỗn loạn Entropi
Entropi
Trang 6I Nguyên lý II của nhiệt động học:
(biến đổi thuận nghịch là biến đổi ko thực nên khi xảy ra quá trình thuận nghịch nghĩa là hệ ko tiến triển nữa và coi như đạt cân bằng)
entropi của hệ cô lập không đổi
dS > 0: xảy ra quá trình bất thuận nghịch
entropi của hệ sẽ tăng và tăng cho tới khi đạt giá trị lớn nhất thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng
dS > 0: hệ tự diễn biến
dS = 0: hệ ở trạng thái cân bằng
6
Trang 72 Entropi (S) – Xác suất nhiệt động (W)
Xác suất nhiệt động (W) là số những vi trạng thái có thể có tương ứng với một vĩ trạng thái của hệ
Xét sự phân bố các phân tử khí trong 1 hộp thể tích V gồm hai ngăn: 1 mol khí A và 1 mol khí B ở mỗi ngăn
+ Trường hợp 1: hai ngăn không thông nhau, mỗi khí ở một ngăn, xác suất nhiệt động là
+ Trường hợp 2: hai ngăn thông nhau các khí sẽ tự động khuếch tán
cả hai ngăn của hộp
Ta có W 2 >> W 1
7
1
2
Trang 82 Entropi (S) – Xác suất nhiệt động (W)
Các quá trình tự diễn biến đều đưa tới sự tăng entropi cũng như theo chiều tăng của xác suất nhiệt động
+ T/C của entropi: tính chất tổng
+ T/C của xác suất nhiệt động: tính chất tích
Hệ hai phần:
Shệ =S1+ S2 Whệ = W1 W2
Biểu thức đề nghị của Boltzman
Trong đó: k là hằng số Boltzman = 1,38 10-23 J/K
8
S =k.lnW
Trang 93 Tính biến thiên entropi trong một số quá trình:
3.1 Quá trình đẳng nhiệt: T = const
Xét sự dãn nở đẳng nhiệt của 1 mol khí lý tưởng
T = const U = 0
9
RT
A = pdV = dV = RTln = RTln
ΔS= = Rln = Rln
T
Trang 103 Tính biến thiên entropi trong một số qtr:
3.2 Quá trình đẳng tích: V = const
3.3 Quá trình đẳng áp: p = const
3.4 Qtr biến đổi trạng thái của 1 chất nguyên chất:
10
V
1
p
1
cp
cp
ΔH
ΔS =
T