nhiệt dong hoa hoc 2

Hàm đặc trưng và phương trình nhiệt động cơ bản.. Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch: Quá trình thuận nghịch : là quá trình khi đi từ trạng thái cuối ngược về trạng thái ban đầu,

CHEMISTRY

THERMODYNAMICS

NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC-2

Chương 2: CHIỀU HƯỚNG VÀ GIỚI

HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

I Mở đầu

1 Quá trình tự xảy, quá trình không tự xảy và quá trình cân bằng

2 Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch

II Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học

1 Định nghĩa entropy

2 Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập

3 Tính chất và ý nghĩa thống kê của entropy

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch.III Tiên đề Plank về entropy tuyệt đối

Chương 2: CHIỀU HƯỚNG VÀ GIỚI

HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

IV Hàm đặc trưng và phương trình nhiệt động cơ bản

1 Các hàm đặc trưng

2 Quan hệ và tính toán các hàm đặc trưng

3 Các phương trình nhiệt động cơ bản

4 Dùng các hàm đặc trưng để xét chiều

V Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thế nhiệt động

1 Phương trình Gibbs – Helmholtz

2 Phương trình Chomkin – Svartman

3 Thế đẳng áp rút gọn

VI Ảnh hưởng của áp suất đến thế đẳng áp

VII Đại lượng mol riêng phần và thế hoá học

1 Đại lượng mol riêng phần

2 Thế hoá học

Chương 2: CHIỀU HƯỚNG VÀ GIỚI

HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

I Mở đầu:

1 Quá trình tự xảy, không tự xảy và quá trình cân bằng:

Quá trình tự xảy : Tự diễn biến, cần tác động gì thêm.

Nước chảy từ cao xuống thấp Các quá trình ngược lại : không tự xảy.

Mọi quá trình tự xảy đều đi đến trạng thái cân bằng

TTCB: Không có thông số nhiệt động nào của hệ là thay đổi nếu không có tác động từ môi trường ngoài.

Chương 2: CHIỀU HƯỚNG VÀ GIỚI

HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

I Mở đầu:

2 Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch:

Quá trình thuận nghịch : là quá trình khi đi từ trạng thái cuối ngược về trạng thái ban đầu, hệ trải qua một loạt các trạng thái như khi đi từ trạng thái đầu về trạng thái cuối.

Môi trường không bị biến đổi gì.

Các quá trình không thoả mãn các điều trên là bất thuận nghịch.

Chương 2: CHIỀU HƯỚNG VÀ GIỚI

HẠN CỦA QUÁ TRÌNH

I Mở đầu:

2 Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch:

Đặc điểm của quá trình thuận nghịch :

- Xảy ra với tốc độ vô cùng chậm, có thể xem là một dãy các trạng thái cân bằng nối tiếp.

- Công hệ sinh trong quá trình thuận nghịch là cực đại, chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối.

Trong thực tế : ta gặp các quá trình bất thuận nghịch, chỉ có một số quá trình gần thuận nghịch.

1 Định nghĩa entropy:

Từ thực nghiệm ta thấy: trong các quá trình thuận nghịch đẳng nhiệt, đẳng áp đại lượng QTN/T chỉ phụ thuộc điểm đầu, điểm cuối của quá trình , có tính chất của một hàm trạng thái, người ta gọi đó là hàm entropy.

đó là biểu thức tính biến thiên entropy cho một quá trình bất kỳ.

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

1 Định nghĩa entropy:

Xét quá trình đi từ trạng thái A đến trạng thái B theo hai đường:

thuận nghịch và bất thuận nghịch.

Ta có: UAB = QTN - ATN = QBTN - ABTN

Do ATN > ABTN nên QTN > QBTN.

T

Q T

Q

Do đó đối với một

quá trình bất kỳ:

2 Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập:

Hệ cô lập: Q = 0, do đó dS  0 hay S  0.

Nếu dS > 0, tức S tăng, quá trình là tự xảy.

Nếu dS = 0 và d2S < 0, tức S = Smax, quá trình cân bằng.

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

3 Tính chất và ý nghĩa thống kê của entropy:

i n

3 2

1 S S S S S

3 Tính chất và ý nghĩa thống kê của entropy:

Thực tế, người ta chứng minh được: S = k.lnW

0N

1

W

W ln

S S

3 Tính chất và ý nghĩa thống kê của entropy:

Ý nghĩa thống kê của entropy: Do xác suất nhiệt động là đại lượng

đặc trưng cho độ hỗn độn của hệ, mà S = f(W) nên S cũng đặc trưng

cho độ hỗn độn của hệ

S tỉ lệ thuận với W

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

3 Tính chất và ý nghĩa thống kê của entropy:

Một quá trình sẽ tự xảy theo các chiều:

- Từ trật tự đến hỗn độn.

- Từ không đồng nhất đến đồng nhất.

- Từ xác suất nhiệt động nhỏ đến xác suất nhiệt

động lớn.

- Từ entropy nhỏ đến entropy lớn.

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

a/ Quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích:

Ta có: dS =

S =

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

a/ Quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích:

Quá trình đẳng áp:



2

1

T T

dT C

v T

dT C

S =

S =

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

b/ Quá trình đẳng nhiệt:

T

1 T

Q

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

b/ Quá trình đẳng nhiệt:

Các quá trình: nóng chảy, đông đặc, hoá hơi,ngưng tụ, … là các quá trình thuận nghịch, đẳng nhiệt, đẳng áp.

T T

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

b/ Quá trình đẳng nhiệt:

Đối với khí lý tưởng:

1

2T

V

V T R n

Q 

2

11

2

TT

P

P ln T R

n V

V ln T R

n T

4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch:

II NGUYÊN LÝ THỨ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC

Entropy của một chất rắn nguyên chất có cấu tạo tinh thể hoàn chỉnh lý tưởng, ở

không độ tuyệt đối (0oK) là bằng 0

III TIÊN ĐỀ PLANK VỀ ENTROPY

TUYỆT ĐỐI

0

lim0

 T

T S S

Ở 00K các chất rắn nguyên chất, có cấu tạo tinh thể hoàn chỉnh sẽ ở trạng thái trật tự nhất

 Xét quá trình đưa một chất rắn từ 00K T0K:

K T T

T T

K RanR chph RanR nc Long hhoi Khi 0

k p T

T chph

hh

L P

nc nc

T

T T

R P chph

chph R

P T

T

hh hh

T T

dT C

T T

dT C

T T

dT C

S

S S

S S

1

2 1

 



T T

dT C

Ví dụ: Doc1.doc

III TIÊN ĐỀ PLANK VỀ ENTROPY

TUYỆT ĐỐI

1 Định nghĩa các hàm đặc trưng: là 1 HTT mà qua nó

và đạo hàm các cấp của nó có thể xác định được

thông số vĩ mô của hệ

\ \Master's Thesis\file bao cao\Mặt phẳng Helmoltz.ppt

IV HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG

TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN

Vì công hữu ích hệ sinh

dG

A dG

A VdP

SdT dG

IV HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG

IV HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG

TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN

TIÊU CHUẨN XÉT CHIỀU

Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp (dT=0, dP=0)

-Nếu dG<0 (G giảm) : Quá trình tự xảy ra

-Nếu dG=0 và d2G>0 (Gmin) : QT cân bằng

Khi quá trình là thuận nghịch, độ giảm của thế đẳng áp bằng công hữu ích cực đại mà hệ sinh ra

Quá trình chỉ có thể tự xảy ra khi nó có khả năng sinh công, chứ không phải có khả năng tỏa nhiệt

T T



Ví dụ:

IV HÀM ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG

TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN