BÀI BÀI NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC SƠ LƯỢC VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ SƠ LƯỢC VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC  NHIỆT ĐỘNG HỌC (NĐH): NHIỆT ĐỘNG HỌC (NĐH): - - NĐH là khoa học nghiên cứu các qui luật điều khiển sự trao đổi năng lượng. NĐH là khoa học nghiên cứu các qui luật điều khiển sự trao đổi năng lượng. - - NĐH được xây dựng từ các nguyên lý NĐH, trong đó nghiên lý I và II là quan trọng nhất. NĐH được xây dựng từ các nguyên lý NĐH, trong đó nghiên lý I và II là quan trọng nhất.  Nguyên lý I NĐH Nguyên lý I NĐH : : Nguyên lý I phát biểu sự bảo toàn năng lượng: Nguyên lý I phát biểu sự bảo toàn năng lượng: Nếu một thống biến đổi theo một chu trình kín, công phóng thích ra môi trường ngoài bằng Nếu một thống biến đổi theo một chu trình kín, công phóng thích ra môi trường ngoài bằng nhiệt hấp thu từ môi trường ngoài. nhiệt hấp thu từ môi trường ngoài. Như vậy có thể nói quá trình tự diễn biến theo nguyên lý I khi Như vậy có thể nói quá trình tự diễn biến theo nguyên lý I khi ∆H <0 (quá trình tỏa nhiệt) ∆H <0 (quá trình tỏa nhiệt) NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC 1. Nguyên lý II nhiệt động học 1. Nguyên lý II nhiệt động học 2. Áp dụng nguyên lý II vào hóa 2. Áp dụng nguyên lý II vào hóa học học 3. Chiều và giới hạn của quá 3. Chiều và giới hạn của quá trình hóa học trình hóa học 1. Nguyên lý II nhiệt động học 1. Nguyên lý II nhiệt động học Thực nghiệm chứng tỏ tất cả mọi dạng năng lượng (cơ, điện, hóa học) có thể biến hoàn toàn Thực nghiệm chứng tỏ tất cả mọi dạng năng lượng (cơ, điện, hóa học) có thể biến hoàn toàn thành nhiệt, còn nhiệt không thể biến hoàn toàn thành năng lượng cơ, điện, hóa học, … mà luôn thành nhiệt, còn nhiệt không thể biến hoàn toàn thành năng lượng cơ, điện, hóa học, … mà luôn còn lại một lượng không thể biến thành dạng năng lượng khác được còn lại một lượng không thể biến thành dạng năng lượng khác được . . Đó là nội dung nguyên lý II nhiệt động học. Nguyên lý này còn có thể phát biểu một cách khác: Đó là nội dung nguyên lý II nhiệt động học. Nguyên lý này còn có thể phát biểu một cách khác: “ “ Nhiệt không thể tự ý truyền từ vật lạnh sang vật nóng ” Nhiệt không thể tự ý truyền từ vật lạnh sang vật nóng ” Nguyên lý II dựa trên biến đổi Entropy (S) để xác định chiều biến đổi xảy ra tự nhiên: Nguyên lý II dựa trên biến đổi Entropy (S) để xác định chiều biến đổi xảy ra tự nhiên: Biểu thức toán học: Biểu thức toán học: ∆ ∆ S S ≥ ≥ Dấu = áp dụng cho quá trình thuận nghịch Dấu = áp dụng cho quá trình thuận nghịch Dấu > áp dụng cho quá trình bất thuận nghịch Dấu > áp dụng cho quá trình bất thuận nghịch ∫ 2 1 T T T dQ 2. Áp dụng nguyên lý II vào hóa học 2. Áp dụng nguyên lý II vào hóa học 2.1. Entropy (S): 2.1. Entropy (S): 2.2. Dự đoán chiều hướng của phản ứng. 2.2. Dự đoán chiều hướng của phản ứng. 2.3. Trong phản ứng hóa học 2.3. Trong phản ứng hóa học 2.1. Entropy (S): 2.1. Entropy (S): là thứơc đo mức độ hỗn loạn của trạng thái của hệ. là thứơc đo mức độ hỗn loạn của trạng thái của hệ. Để đặt trưng cho trạng thái của hệ thuận lợi hơn, người ta dùng đại lượng tỷ lệ thuận với logarit của xác suất thực hiện Để đặt trưng cho trạng thái của hệ thuận lợi hơn, người ta dùng đại lượng tỷ lệ thuận với logarit của xác suất thực hiện trạng thái vi mô nghiên cứu. Đại lượng này gọi là entropy (S). trạng thái vi mô nghiên cứu. Đại lượng này gọi là entropy (S). S= klnW = S= klnW = K: hằng số Boltman, k = 1,38.10 K: hằng số Boltman, k = 1,38.10 -33 -33 R: hằng số khí R: hằng số khí N: số Avogadro N: số Avogadro W: Xác suất trạng thái của hệ (số trạng thái của các tiểu phân tạo nên trạng thái toàn hệ trong thời điểm đã chọn). W: Xác suất trạng thái của hệ (số trạng thái của các tiểu phân tạo nên trạng thái toàn hệ trong thời điểm đã chọn). W N R ln 2.2. Dự đoán chiều hướng của phản ứng. 2.2. Dự đoán chiều hướng của phản ứng. Chiều tự diễn biến của các phản ứng hóa học được xác định bằng sự tác động tổng hợp của hai yếu tố: khuynh Chiều tự diễn biến của các phản ứng hóa học được xác định bằng sự tác động tổng hợp của hai yếu tố: khuynh hướng chuyển hệ đến trạng thái có năng lượng nhỏ nhất và khuynh hướng đạt đến trạng thái có xác suất lớn hướng chuyển hệ đến trạng thái có năng lượng nhỏ nhất và khuynh hướng đạt đến trạng thái có xác suất lớn nhất. nhất. Ví dụ: phản ứng N Ví dụ: phản ứng N 2 2 + 3H + 3H 2 2   2NH 2NH 3 3 ; ; ∆H = -10,5 kcal ∆H = -10,5 kcal Phản ứng diễn ra theo chiều thuận tạo thành NH Phản ứng diễn ra theo chiều thuận tạo thành NH 3 3 ứng với mức năng lượng nhỏ nhất của hệ. Tuy nhiên trạng ứng với mức năng lượng nhỏ nhất của hệ. Tuy nhiên trạng thái xác suất lớn nhất lại theo chiều nghịch (làm tăng hai lần số phân tử thái xác suất lớn nhất lại theo chiều nghịch (làm tăng hai lần số phân tử khí khí ). ). 2.3. Trong phản ứng hóa học 2.3. Trong phản ứng hóa học Xét phản ứng: A+B Xét phản ứng: A+B   C+D C+D a. Trong phản ứng hóa học a. Trong phản ứng hóa học ∆ ∆ S = ∑S S = ∑S sản phẩm sản phẩm - ∑S - ∑S tác tác chất chất b. Trong quá trình giãn nở (nén) đẳng nhiệt (với khí lí tưởng ) b. Trong quá trình giãn nở (nén) đẳng nhiệt (với khí lí tưởng ) ∑ ∑ S = nRln = -nRln S = nRln = -nRln 1 2V V 1 2 P P [...]...3 Chiều và giới hạn của quá trình hóa học 3.1 Năng lượng tự do Gibb 3.2 Biểu thức toán học thế đẳng áp 3.3 Dự đoán chiều hướng của phản ứng 3.4 Tính ∆G trong phản ứng 3.1 Năng lượng tự do Gibbs (G) Trong một hệ, quá trình có thể tự xảy ra mà không cần tiêu tốn công ngoài kèm theo sự giảm thế năng đẳng áp của hệ ∆G = G2 – G1 . BÀI BÀI NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC SƠ LƯỢC VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ SƠ LƯỢC VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC  NHIỆT ĐỘNG HỌC. tỏa nhiệt) ∆H <0 (quá trình tỏa nhiệt) NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC 1. Nguyên lý II nhiệt động học 1. Nguyên lý II nhiệt động học 2. Áp dụng nguyên lý II. dụng nguyên lý II vào hóa học học 3. Chiều và giới hạn của quá 3. Chiều và giới hạn của quá trình hóa học trình hóa học 1. Nguyên lý II nhiệt động học 1. Nguyên lý II nhiệt động học Thực