Trong tự nhiên, các quá trình lý học và hoá học xảy ra theo chiều hoàn toàn xác định còn các quá trình ngược lại thì không tự xảy ra được. Nguyên lý I cho phép tính nhiệt của các phản ứng nhưng không cho phép tiên đoán chiều và giới hạn của quá trình. Nguyên lý II cho phép giải quyết các vấn đề này. Cùng tham khảo bài giảng sau đây để biết thêm chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết hóa học - Chương 2: Nguyên lý II của nhiệt động học chiều và giới hạn tự diễn biến của quá trình Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết Hóa họcCHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC CHIỀU VÀ GIỚI HẠN TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH MỞ ĐẦU Trong tự nhiên, các quá trình lý học và hoá học xảy ra theo chiều hoàn toàn xác định. - Nhiệt tự truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn - Khí tự truyền từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp - Các phản ứng hoá học tự xảy ra, ví dụ: Zn + HCl --> ZnCl2 + H2 Còn các quá trình ngược lại thì không tự xảy ra được. Nguyên lý I cho phép tính nhiệt của các phản ứng nhưng không cho phép tiênđoán chiều và giới hạn của quá trình Nguyên lý II cho phép giải quyết các vấn đề này.I.NGUYÊN LÝ II. HÀM ENTROPY1.Nguyên lý II (Tiêu chuẩn để xét chiều của quá trình)- Tồn tại một hàm trạng thái gọi là entropi (S).- ở nhiệt độ T không đổi, trong sự biến đổi vô cùng nhỏ, hệ trao đổi với môi trường mộtnhiệt lượng δ Q thì biến thiên entropi của quá trình được xác định: δQ • Nếu là biến đổi thuận nghịch: dS = TN T δQbTN • Nếu là biến đổi bất thuận nghịch: dS > T Tổng quát δQ dS ≥ Dấu “ > ”: quá trình bất thuận nghịch T 2 δQ ΔS ≥ ∫ Dấu “ = ”: quá trình thuận nghịch 1 T* Chú ý: Vì S là hàm trạng thái --> ΔS chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối, tức 2 δQTNlà: ΔS BTN = ΔS TN = ∫ 1 T 2 δQbtn ΔS TN = ΔS BTN > ∫ 1 T==> QTn> QBTN : Nhiệt quá trình thuận nghịch lớn hơn nhiệt quá trình bất thuận nghịch. + Để xác định Δ Sbtn , trước hết hình dung một quá trình thuận nghịch có cùng trạngthái đầu và trạng thái cuối với quá trình bất thuận nghịch, sau đó tính ΔS theo công thức: 2 δQTN ΔS = ∫ (không xác định được trực tiếp Δ Sbtn) 1 T Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết Hóa học2. Nguyên lý II áp dụng trong hệ cô lập Đối với hệ cô lập: Qtn= 0 --> ΔS = 0 Qbtn=0 --> ΔS > 0 Như vậy đối với hệ cô lập: - Trong quá trình thuận nghịch (cân bằng), entropi của hệ là không đổi. - Trong quá trình bất thuận nghịch nghĩa là tự xảy ra, entropi của hệ tăng. Điều này có nghĩa rằng trong các hệ cô lập, entropy của hệ tăng cho tới khi đạt tới giátrị cực đại thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng.Đảo lại ta có thể nói: Trong hệ cô lập:- Nếu dS >0 ( S tăng) hệ tự diễn biến 2- Nếu dS=0, d S 2 khí khuếch tán vào nhau cho đến khi có sự phân bố đồng đều trong toàn bộthể tích của 2 bình. Sự khuếch tán các khí lý tưởng vào nhau là quá trình có T=const(Q=0) --> ΔS > 0(S2> S1) --> độ hỗn độn của trạng thái cuối (hỗn hợp 2 khí) đặc trưng bằng S2 lớn hơn độhỗn độn của trạng thái đầu ( mỗi khí ở 1 bình riêng biệt) đặc trưng bằng S1. Vậy trong hệ cô lập, quá trình tự xảy ra theo chiều tăng độ hỗn độn của hệ (tăngentropi, ΔS > 0 ). Quá trình ngược lại: Mỗi khí tự tách ra khỏi hỗn hợp khí để trở lại trạngthái đầu không thể tự xảy ra.* Kết luận: - Entropi đặc trưng cho độ hỗn độn: độ hỗn độn của hệ càng lớn thì S càng lớn. - Nếu số hạt trong hệ càng lớn--> độ hỗn độn càng lớn--> Slớn - Liên kết giữa các hạt trong hệ càng yếu --> độ hỗn độn càng lớn--> S lớn. Ví dụ: SH2O(r) ,SH2O(l)< SH2O (k) . - S là hàm trạng thái và là đại lượng dung độ.b.ý nghĩa thống kê của S Trạng thái của một tập hợp bất kì có thể được đặc trưng bằng 2 cách: - Bằng giá trị của các tính chất đo được : T, P,C...--> được gọi là các thông số trạng thái vĩ mô. - Những đặc trưng nhất thời của các phần tử tạo nên hệ được gọi là các thông số vi mô. Bài giảng môn Cơ sở lý thuyết Hóa học* Số thông ...
