Bài giảng Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học

Khái niệm về nhiệt động học: khoa học về sự chuyển biến tương hỗ của các dạng năng lượng khác nhau. Áp dụng nhiệt động học trong hóa học nhiệt động hóa học nghiên cứu các quy luật về sự chuyển biến tương hỗ giữa hóa năng và các dạng năng lượng khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa họcChương 4 HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Chương 04 14.1. Khái niệm về nhiệt động học và nhiệtđộng hóa học• Nhiệt động học: khoa học về sự chuyển biến tương hỗ của các dạng năng lượng khác nhau.• Áp dụng nhiệt động học trong hóa học  nhiệt động hóa học  nghiên cứu các quy luật về sự chuyển biến tương hỗ giữa hóa năng và các dạng năng lượng khác. Chương 04 24.2. Một số khái niệm cần thiết4.2.1. HệHệ là tập hợp các vật thể xác định trong khônggian nào đó và phần còn lại xung quanh là môitrường. • Hệ hở: trao đổi chất và năng lượng với môi trường. • Hệ kín: chỉ trao đổi năng lượng với môi trường. • Hệ cô lập: không trao đổi chất và năng lượng với môi trường. Chương 04 3• Hệ đồng thể: có các tính chất hóa lý giống nhau ở mọi điểm của hệ  không có bề mặt phân chia hệ thành những phần có tính chất hóa lý khác nhau.• Hệ dị thể: có bề mặt phân chia hệ thành những phần có tính chất hóa lý khác nhau.• Pha: là phần đồng thể của hệ dị thể, có thành phần, cấu tạo, tính chất nhất định và được phân chia với các phần khác bằng bề mặt phân chia nào đó.• Hệ cân bằng: có nhiệt độ, áp suất, thành phần giống nhau ở mọi điểm của hệ và không thay đổi theo thời gian. Chương 04 4Xét phản ứng NO(k) + 1/2O2(k) = NO2(k). Phản ứng được thực hiện trong bình kín có thể tích không đổi, sau đó phản ứng được đưa về nhiệt độ ban đầu. Hệ như thế là:a. Hệ cô lập.b. Hệ kín và đồng thể.c. Hệ kín và dị thể.d. Hệ cô lập và đồng thể. Chương 04 54.2.2. Trạng thái nhiệt động của hệ và thông sốtrạng thái, hàm trạng thái• Trạng thái của hệ được xác định bằng tập hợp các thông số biểu diễn các tính chất hóa lý của hệ, gọi là thông số trạng thái  liên hệ với nhau bằng phương trình trạng thái.• Trạng thái cân bằng: các thông số trạng thái giống nhau ở mọi điểm của hệ và không thay đổi theo thời gian. Chương 04 6• Hàm trạng thái: là đại lượng nhiệt động có giá trị chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái của hệ mà không phụ thuộc vào cách biến đổi của hệ.• Trạng thái chuẩn: P = 101,325 kPa = 1 atm T = 298,15 K = 25 0C Chương 04 74.2.3. Quá trình nhiệt động• Quá trình là sự biến đổi xảy ra trong hệ gắn liền với sự thay đổi của ít nhất một thông số trạng thái.• Quá trình xảy ra ở điều kiện áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp; V = const  quá trình đẳng tích; T = const  quá trình đẳng nhiệt. Chương 04 8• Quá trình thuận nghịch: có thể diễn ra theo chiều thuận và nghịch, khi diễn ra theo chiều nghịch, hệ và môi trường trở về đúng trạng thái ban đầu.• Quá trình bất thuận nghịch: khi diễn ra theo chiều nghịch, hệ và môi trường không trở về đúng trạng thái ban đầu. Chương 04 94.2.4. Năng lượng, nhiệt và côngNhiệt và công là hai hình thức trao đổi năng lượnggiữa hệ và môi trường: • Sự truyền nhiệt xảy ra khi hệ tiếp xúc nhiệt với môi trường dẫn đến sự cân bằng nhiệt độ. Quy ước: Hệ thu nhiệt: +; hệ phát nhiệt: -. • Sự truyền công xảy ra khi hệ tiếp xúc cơ học với môi trường. Quy ước: Hệ nhận công: -; hệ sinh công: +. Chương 04 104.2.5. Các đơn vị quốc tế về đo lường năng lượng1 J = 1 Nm = 107 erg1 erg = 1 đyncm = 10-7 J1 cal = 4,184 J = 4,184.107 erg1 eV = 1,602.10-19 J = 1,602.10-12 erg = 23061 cal Chương 04 114.3. Nguyên lý I của nhiệt động học và hiệuứng nhiệt của các quá trình hóa học4.3.1. Khái niệm về nhiệt hóa học và hiệu ứngnhiệtLượng nhiệt phát ra hay thu vào trong các quátrình hóa học gọi là hiệu ứng nhiệt, và lĩnh vựcnghiên cứu hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóahọc gọi là nhiệt hóa học. Cơ sở lý thuyết của nhiệthóa học chính là nguyên lý I của nhiệt động học. Chương 04 124.3.2. Áp dụng nguyên lý I nghiên cứu hiệu ứngnhiệtNguyên lý I: khi cung cấp cho hệ một lượng nhiệtQ, lượng nhiệt này sẽ được dùng để làm tăng nộinăng U của hệ và thực hiện công A chống lại cáclực bên ngòai tác dụng lên hệ. Q = U + A Chương 04 13Nội năng là năng lượng sẵn có, ẩn dấu bên tronghệ, gồm: năng lượng chuyển động tịnh tiến,chuyển động quay, chuyển động dao động của cácphân tử, nguyên tử, hạt nhân, electron trong hệ;năng lượng tương tác hút đẩy của các phân tử,nguyên tử, hạt nhân, electron; năng lượng bêntrong hạt nhân. U là một hàm trạng thái, có giá trịkhông phụ thuộc vào cách biến đổi của h ...