2017 chương 8 cân bằng pha

Cân bằng pha hệ một thành phần3 pha của nước Trạng thái tồn tại của một chất theo nhiệt độ và áp suất Hiện tượng chuyển pha và các qui luật chi phối.. Pha: Tập hợp phần đồng thể của hệ

Cân bằng pha hệ một thành phần

3 pha của nước

Trạng thái tồn tại của một chất theo nhiệt độ và áp suất

Hiện tượng chuyển pha và các qui luật chi phối.

Các quá trình chuyển pha thường gặp

Pha: Tập hợp phần đồng thể của hệ có cùng tính chất hóa lí tại

mọi điểm trong thể tích.

Hệ đồng thể và dị thể:

- Hệ đồng là hệ chỉ gồm 1 pha

- Hệ dị thể có từ 2 pha trở lên

Cân bằng pha: Trạng thái tại đó các pha nằm cân bằng với

nhau.

Điều kiện cân bằng pha

Cân bằng nhiệt: Nhiệt độ trên các pha bằng nhau

Cân bằng cơ: Áp suất trên các pha bằng nhau

Cân bằng hóa: Hóa thế của các cấu tử trên các pha bằng nhau

Giản đồ pha (phase diagram)

Mô tả trạng thái pha là hàm của các biến số trạng thái (T,p).

Qui tắc pha Gibbs

Josiah Willard Gibbs

(1893 – 1903)

• C: bậc tự do (số biến cần mô tả hệ)

• k: số cấu tử

•  : số pha

• 2: biến T và p

Giản đồ pha của nước

D A

O

Gản đồ pha của nước f(T,p) ở áp suất cao

Áp dụng: tính bậc tự do của nước lỏng và cho biết ý nghĩa ?

C = 1– 1 + 2 = 2

Để xác định trạng thái của nước lỏng cần biết 2 biến Tp

Áp dụng: tính bậc tự do quá trình sôi của nước

C = 1– 2 + 2 = 1

Để xác định quá trình sôi chỉ cần 1 biến số, T = f(p)

Áp dụng: tính bậc tự do tại điểm ba

C = 1 – 3 + 2 = 0

Khôngđược phép thay đổi bất kỳ thông số nào mà cân bằng 3 pha vẫn duy trì

Vì sao nước trước khi nước sôi thì xuất hiện tiếng “réo” như mưa ?

Có thể dùng nước để kiểm tra độ nóng của chảo ?

Nhiệt độ tan chảy của nước và trượt băng

Nguyên tắc hoạt động của nồi áp suất ?

Vì sao khay kim loại trong ngăn đá dính chặt vào tay khi chạm vào ?

Hiện tượng chậm đông của nước

Áp suất hơi bão hòa

Là áp suất hơi cân bằng tại một nhiệt độ.

Phương trình xác định áp suất hơi bão hòa

B

T

1 R

ΔH

H2O(lỏng)  H2O(hơi)  H = 41,4 kJ

p: atm, B = 13,35 (H2O)

Áp dụng: Biết nước có nhiệt hóa hơi là 41,4 kJ/mol tính áp suất hơi bão

hòacủa nước tại:

a 200C

b 600C

c 900C

d 1000C

Áp dụng: Ngày 18/12/2016 nhiệt độ của thành phố Đà Nẵng là 230C và độ

ẩm là 79% Biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 41,4 kJ/mol

1 Ápsuất hơi nước trong không khí của ngày hôm đó là bao nhiêu ?

2 Tínhlượng hơi nước có trong phòng 200 m3

Áp dụng: Áp suất hơi nước trong không khí đo được là 0,02 atm ở nhiệt độ

230C Tính độ ẩm của không khí?

Áp dụng: Ngày 27/10/2017 nhiệt độ của thành phố Đà Nẵng là 380C và độ ẩm

là 89%.Biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 41,4 kJ/mol

1 Ápsuất hơi nước trong không khí của ngày hôm đó là bao nhiêu ?

2 Tínhlượng hơi nước (qui về khối lượng) có trong phòng hình hộp có chiều dài

20 m,chiều rộng 12 m và chiều cao 4,5 m.(47,5 kg)

Áp dụng: Tính nhiệt độ sôi chuẩn của nước, biết nhiệt hóa hơi của nước bằng

41,4 kJ/mol

Áp dụng: Nhiệt độ sôi chuẩn và ΔH hóa hơi của cồn tuyệt đối (C2H5OH)lần lượt

là 78,40C và 38,56 kJ/mol Tính nhiệt độ sôi của cồn tuyệt đối ở áp suất ngoài

0,8 atm?

Sôi và bay hơi

Bay hơi: hơi hình thành trên bề mặt lỏng.

Sôi: hơi hình thành trên bề mặt và trong lòng chất lỏng.

Điều kiện để chất lỏng sôi: p(hơi) = p(bên ngoài hệ)

Nhiệt độ sôi chuẩn: là nhiệt độ sôi của chất lỏng tại p = 1atm.

250C

Pngoài

Phơi

1000C

Áp dụng: Nước có nhiệt hóa hơi là 41,4 kJ/mol Tính áp suất bên ngoài để

nước sôi ở 100C

Áp dụng: Tính nhiệt độ sôi của nước trên đỉnh

Phan Xi Păng có độ cao 3140m Biết rằng cứ lên

cao 10m thì áp suất khí quyển giảm đi 1mmHg, áp

suất khí quyển ở mực nước biển bằng 760mmHg

vànhiệt hóa hơi của nước lỏng là 41440J/mol (ĐS

85,70C)

Áp dụng: Nồi hấp tiệt trùng được sử dụng rộng rãi trong bệnh viện để khử

trùng các dụng cụ y tế Sự gia tăng áp suất trong nồi hấp so với áp suất khí

quyển sẽ làm nước sôi ở nhiệt độ cao hơn so với thông thường, và giết chết

các vi sinh vật Tính nhiệt độ của nước nếu áp suất trong nồi hấp là 5 atm, biết

nhiệt hóa hơi của nước là 41,4 kJ/mol

Áp dụng: Nhiệt độ sôi chuẩn và ΔH hóa hơi của cồn tuyệt đối (C2H5OH) lần

lượt là 78,40C và 38,56 kJ/mol Tính nhiệt độ sôi của cồn tuyệt đối ở áp suất

ngoài 0,8 atm?

Giản đồ pha của CO2

Vì sao CO2 rắn được gọi là nước đá khô ?

28

Nước đá khô được sử dụng làm chất tạo khói

Ứng dụng của CO2 siêu tới hạn

Hãy giải thích hiện tượng thăng hoa của iod, biết ở điều kiện thường áp suất

hơi của iod khoảng 40 Pa

Giản đồ pha của Iod

Trong điều kiện nào thì than chì có thể biến thành kim cương ?

Ở điều kiện thường kim cương hay than chì bền hơn ?

Giản đồ pha của Cacbon

Biến than chì thành kim cương

C(gra) → C(diamon) 30000C, 80.000 atm

Tổng hợp kim cương nhân tạo

Có thể hóa lỏng oxi bằng cách nén khí ở nhiệt độ thường không ?

Giản đồ pha của oxi

Nhiên liệu gas

Propane (LPG): Tboil = -400C

Isobutane: Tboil= -120C

Butane: Tboil = -0,50C

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 C

Vapor pressure

Propane Isobutane Butane

Nguy cơ cháy nổ

Propane, 11 atm Butane, 3 atm

AD: Bình gas LPG (liquid propane gas) chứa propane ở dạng lỏng Tính áp lực

hơi propane trong bình ở 250C và 900C,biết nhiệt hóa hơi của propane ∆Hvapor=

15,7 kJ/mol vànhiệt độ sôi chuẩn Tboil= -420C Nhận xét kết quả thu được

AD: Bình gas mini haybật lửa chứa butane ở dạng lỏng Tính áp lực hơi butane

trong bìnhở 250C và 900C, biết nhiệt hóa hơi của butane ∆Hvapor= 22,4 kJ/mol và

nhiệt độ sôi chuẩn Tboil= -0,50C Nhận xét kết quả thu được

AD: Bình gassử dụng ở gia đình chứa propane ở dạng lỏng Áp lực tối đa bình

bình cóthể chịu được là 20 atm Bình bị đun nóng ở 1200C, có thể bị nổ không?

Biết nhiệt hóa hơi của propane ∆Hvapor = 15,7 kJ/mol; nhiệt độ sôi chuẩn của

propane t = -420C