HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
Nhiêt đông lực hoc là khoa hoc nghiên cứu cac quy luât điêu khiên sự biên đôi năng
̣ ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ̀ ̉ ́ ̉
lượng, đăc biêt là sự biên đôi nhiêt năng thanh cac dang năng lượng khac.
̣ ̣ ́ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ́
Nhiêt đông lực hoc hoá hoc là khoa hoc suy diên vì nôi dung chủ yêu cua nó dựa vao
̣ ̣ ̣ ̣ ̣ ̃ ̣ ́ ̉ ̀
chủ yêu ba nguyên lý cua nhiêt đông lực hoc, ba trong bôn nguyên lý nay có được từ
́ ̉ ̣ ̣ ̣ ́ ̀
sự khai quat hoá kinh nghiêm và hoat đông cua con người trong nhiêu thế ky.
́ ́ ̣ ̣ ̣ ̉ ̀ ̉
Nhiêt đông lực hoc hoá hoc cho phep tinh năng lượng trao đôi trong quá trinh phan
̣ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̉ ̀ ̉
ứng, dựa vao cac thông số nhiêt đông có thể tiên đoan được chiêu hướng cac phan
̀ ́ ̣ ̣ ́ ̀ ́ ̉
ứng, giới han tự diên biên, trong điêu kiên nao phan ứng tự xay ra và hiêu suât phan
̣ ̃ ́ ̀ ̣ ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ̉
ứng.
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
́ ̣
4.1. Khai niêm chung
4.1.1 Hệ
Hệ là môt hay nhiêu vât thể thuôc vũ trụ được chon nghiên cứu, được ngăn cach với
̣ ̀ ̣ ̣ ̣ ́
môi trường ngoai (phân con lai cua vũ tru) băng ranh giới thực hoăc tưởng tượng.
̀ ̀ ̀ ̣ ̉ ̣ ̀ ̣
Nhường nhiêt Q <
̣ ̣ ́ ̀
Trang thai đâu ̣ ́ ́
Trang thai cuôi
0
Hệ nhân công W > 0
̣ Hệ tao công W < 0
̣
h 2 2
̣ ̣
Nhân nhiêt Q > 0
V ,T
S
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
́ ̣
4.1. Khai niêm chung
4.1.1.1 Hệ cô lâp
̣
Hệ không trao đôi chât, không trao đôi năng lượng dưới dang nhiêt và công với môi
̉ ́ ̉ ̣ ̣
trường. Hệ có thể tich không thay đôi.
́ ̉
4.1.1.2 Hệ kin
́
Hệ không trao đôi chât, có thể trao đôi năng lượng dưới dang nhiêt và công với môi
̉ ́ ̉ ̣ ̣
trường. Hệ có thể tich thay đôi. Hệ phan ứng trong binh kin.
́ ̉ ̉ ̀ ́
4.1.1.3 Hệ đoan nhiêt
̣ ̣
Hệ không trao đôi chât và nhiêt, có thể trao đôi công với môi trường.
̉ ́ ̣ ̉
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.1.1.4 Hệ hở
Hệ có thể trao đôi chât và năng lượng với môi trường.
̉ ́
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
̣ ́
4.1.2 Trang thai
4.1.2.1 Thông số trang thai, biên số trang thai
̣ ́ ́ ̣ ́
Cac đai lượng vât lý như nhiêt đô, thể tich, ap suât, khôi lượng riêng, ... Là cac thông
́ ̣ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ́ ́ ́
số trang thai cua hê.
̣ ́ ̉ ̣
Thông số trang thai dung đô, tỉ lệ với khôi lượng. Ví dụ thể tich, khôi lượng.
̣ ́ ̣ ́ ́ ́
Thông số trang thai cường độ thì ngược lai. Ví dụ nhiêt đô, ap suât, nông đô.
̣ ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̣
4.1.2.2 Trang thai (chú y: khac trang thai tâp hợp chât: khi, long, răn)
̣ ́ ́ ́ ̣ ́ ̣ ́ ́ ̉ ́
Trang thai cua môt hệ được xac đinh bởi tâp hợp cac giá trị cua thông số trang thai.
̣ ́ ̉ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̣ ́
Trang thai cua hệ sẽ thay đôi nêu môt trong những thông số trang thai thay đôi.
̣ ́ ̉ ̉ ́ ̣ ̣ ́ ̉
Ví dụ thanh Fe 10 cm3, ở 30 0C, 1atm. Khi nung đên 120 0C thì Fe vân răn.
́ ̃ ́
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
̣ ́
4.1.2 Trang thai
̀ ̣ ́
4.1.2.3 Ham trang thai
Môt đai lượng F (P,V,T) được goi là ham số trang thai cua hệ nêu biên thiên cua đai
̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ́ ̉ ̣
lượng đó chỉ phụ thuôc vao trang thai đâu F1 (P1, V1, T1) và cuôi F2 (P2, V2, T2) cua hệ
̣ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̉
mà không phụ thuôc vao cach tiên hanh thuân nghich hay bât thuân nghich. Ví dụ U,
̣ ̀ ́ ́ ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ̣
PV, H, S, P, V, T. vi phân dU, d(PV), dP, dV, dT là những vi phân toan phân.
̀ ̀
∂F ∂F
dF = dx + dy
∂x ∂y
2
∫ dF(x,y) = -
1
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
̀ ̣ ́
4.1.2.3 Ham trang thai
d ∂F d ∂F
=
dy ∂x dx ∂y
y x
∂F
=
∂x
y
∂F
=
∂y
x
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
̣ ́
4.1.2 Trang thai
4.1.2.4 Ham không phai là ham trang thai
̀ ̉ ̀ ̣ ́
Công cơ hoc W không phai là ham trang thai vì giá trị cua W phụ thuôc cach biên đôi
̣ ̉ ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ́ ́ ̉
thuân nghich (hệ chuyên từ TTCB nay sang TTCB khac vô cung châm qua liên tiêp
̣ ̣ ̉ ̀ ́ ̀ ̣ ́
cac trang thai cân băng, sự khac giá trị thông số trang thai là vô cung nho) hoăc
́ ̣ ́ ̀ ́ ̣ ́ ̀ ̉ ̣
không thuân nghich (biên đôi không thuân nghich là quá trinh không cân băng, tự xay
̣ ̣ ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉
ra).
≠
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.1.2.4 Ham không phai là ham trang thai
̀ ̉ ̀ ̣ ́
̣ ́ ̀
Trang thai đâu ̣ ́ ́
Trang thai cuôi
Khi hệ gian nở môt đoan vô cung nhỏ dl,
̃ ̣ ̣ ̀
hệ sinh công
dl dv
δ w = - F x dl
S
Công = lực x quang đường di chuyên
̃ ̉
Ap suât = ap lực tac dung trên môt đơn vị diên tich
́ ́ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ́
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.1.2.4 Ham không phai là ham trang thai
̀ ̉ ̀ ̣ ́
Khi hệ biên đôi hữu han từ trang thai 1 sang 2.
́ ̉ ̣ ̣ ́
v2
∫ ∫
W = Σ δ w = δ w = - Png x dv
v
W
1
v2
W = - Png
∫ dv
v 1
dv
= - nRT
∫ v
= - nRT ln
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.1.2.4 Ham không phai là ham trang thai
̀ ̉ ̀ ̣ ́
>
Khi hệ ở trang thai 1, ap suât khí trong cylinder băng
̣ ́ ́ ́ ̀
với ap suât pistol và cac vât trên pistol.
́ ́ ́ ̣
Nêu lây bớt vât vô cung nho, thể tich tăng và ap suât
́ ́ ̣ ̀ ̉ ́ ́ ́
giam. Hệ sinh công do khí gian nở.
̉ ̃
Nêu nen khí từ trang thai 2 về trang thai 1 băng cach
́ ́ ̣ ́ ̣ ́ ̀ ́
thêm cac vât vô cung nho, thì hai đường bâc thang sẽ
́ ̣ ̀ ̉ ̣
tiên dân đên đường Hypecpol. Quá trinh biên đôi
́ ̀ ́ ̀ ́ ̉
V
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
4.2.1 Nguyên lý I
Sự biên đôi nôi năng cua hệ băng tông tât cả cac dang năng lượng mà hệ trao đôi với
́ ̉ ̣ ̉ ̀ ̉ ́ ́ ̣ ̉
môi trường.
ΔU = Q + W ̣
Q : nhiêt
W : công
Đôi với biên đôi vô cung
́ ́ ̉ ̀
nho.̉
dU = δ Q + δ W
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
4.2.1 Nguyên lý I
∂U ∂U
Khí lý tưởng, U =0 =0
dU = δ Q + δ W chỉ phụ thuôc nhiêt
̣ ̣ ∂V ∂P
T T
đô.̣
Đôi với chu trinh ΔU = 0, W = - Q nhiêt hệ nhân chuyên hêt thanh công, không thể chế
́ ̀ ̣ ̣ ̉ ́ ̀
tao được đông cơ vinh cửu loai I, cai mà sinh công liên tuc không cân tiêp thu năng
̣ ̣ ̃ ̣ ́ ̣ ̀ ́
lượng từ bên ngoai.
̀
Đôi với hệ cô lâp W = Q = 0, ΔU = 0 hay U2 = U1 nôi năng hệ cô lâp được bao toan.
́ ̣ ̣ ̣ ̉ ̀
Đôi với quá trinh mở ΔU = const., biên thiên nôi năng không phụ thuôc cach tiên hanh,
́ ̀ ́ ̣ ̣ ́ ́ ̀
chỉ phụ thuôc trang thai đâu và cuôi.
̣ ̣ ́ ̀ ́
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
4.2.2 Enthalpy H
̣ ̉ ́
Nhiêt đăng tich Qv
dU = δ Q + δ W
δ W = - P dV = 0 (vì V = const)
dU = δ Q
ΔU = Qv
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
4.2.2 Enthalpy H
̣ ̉ ́
Nhiêt đăng ap Qp
dU = δ Q + δ W Qp = ΔU + P ΔV
δ W = - P dV Qp = (U2 – U1) + P (V2 – V1)
dU = δ Q - P dV Qp = (U2 + PV2) - (U1 + PV1)
ΔU = Qp – P ΔV Qp = ΔH (với H = U + PV)
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
4.2.3 Liên hệ nhiêt đăng ap và nhiêt đăng tich cua khí lý tưởng, P = const, V = const
̣ ̉ ́ ̣ ̉ ́ ̉
ΔH = Δ(U + PV)p = ΔU + PΔV
Qp = Qv + ΔnRT
Δn = số mol san phâm khí - số mol khí tham gia phan ứng
̉ ̉ ̉
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
́
Dây đôt
Nhiêt kế
̣
́ ́
May khuây
Vỏ thep
́
Vỏ ngoai cach nhiêt
̀ ́ ̣
̀ ́
Bomb băng thep
Chen sứ chứa
́
̃
mâu
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
Tinh nhiêt chay cua octane theo phương trinh, khi đôt 1 gram octane tao ra sự tăng
́ ̣ ́ ̉ ̀ ́ ̣
nhiêt độ từ 25 đên 33,20 0C, nhiêt lượng kế chứa 1200 grams nước, nhiêt dung cua
̣ ́ ̣ ̣ ̉
bomb là 837 J/K.
C8H18 (g) + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O
Tinh nhiêt trao đôi giữa phan ứng với
́ ̣ ̉ ̉
nước
Q = (4,184 J/gK).(1200g).(8,20K) = 41170 J
Tinh nhiêt trao đôi giữa phan ứng với
́ ̣ ̉ ̉
bomb
Q = (837 J/K).(8,20K) = 6863 J Q = 48033 J nhiêt đôt chay 1 gram là -48 kJ
̣ ́ ́
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
Tinh nhiêt lượng thoat ra khi lam nguôi miêng nhôm năng 25 grams từ 310 0C đên 37 0C,
́ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ̣ ́
nhiêt dung riêng cua nhôm là 0,902 J/g.K.
̣ ̉
Q = (0,902 J/gK).(25g).(273K) = - 6156 J
James Joule (1818 – 1889)
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG 4
NHIÊT ĐÔNG LỰC HOÁ HOC
̣ ̣ ̣
4.2 Nguyên lý thứ nhât nhiêt đông lực hoc, nôi năng U, enthalpy H.
́ ̣ ̣ ̣ ̣
̣
4.2.4 Nhiêt dung
Nhiêt dung là lượng nhiêt cân thiêt để nâng nhiêt độ cua hệ lên môt đô.
̣ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ ̣
Nhiêt dung riêng là lượng nhiêt cân thiêt để nâng nhiêt độ cua 1 gram chât lên môt đô.
̣ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̣
Nhiêt dung mol đăng tich là lượng nhiêt cân thiêt để nâng nhiêt độ cua 1 mol chât lên
̣ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ́
môt độ ở điêu kiên thể tich không đôi.
̣ ̀ ̣ ́ ̉
Nhiêt dung mol đăng ap là lượng nhiêt cân thiêt để nâng nhiêt độ cua 1 mol chât lên
̣ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ́
môt độ ở điêu kiên ap suât không đôi.
̣ ̀ ̣ ́ ́ ̉
Y – DƯỢC – RHM TS. ĐẶNG Văn Hoài
Copyright by webtailieu.net