Hóa 10 [HÓA CHUYÊN] Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản trong nhiệt động lực học

Maltose mạch nha

Cựu TMod Hóa
Thành viên
24 Tháng bảy 2021
667
1,613
176
16
Bình Định
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN TRONG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

1. Hệ nhiệt động:
- Hệ nhiệt động: Là một vật hay một nhóm vật được lấy ra để nghiên cứu. Phần còn lại ở xung quanh là môi trường ngoài đối với hệ.
- Phân loại:
+ Hệ mở (hở): là hệ có thể trao đổi cả năng lượng và vật chất với môi trường. Ví dụ: Đun sôi một ấm nước, nhiệt được cung cấp vào hệ, hệ mất vật chất ra môi trường ngoài dưới dạng hơi nước.
+ Hệ kín (đóng): là hệ chỉ trao đổi năng lượng nhưng không trao đổi vật chất với môi trường ngoài. Ví dụ: hệ gồm các hóa chất đang cho phản ứng trong một ống thủy tinh hàn kín. Hệ không mất vật chất nhưng có thể nhận nhiệt từ môi trường vào (nếu phản ứng thu nhiệt) hoặc cung cấp nhiệt cho môi trường (nếu phản ứng tỏa nhiệt).
+ Hệ cô lập: là hệ không trao đổi cả năng lượng lẫn vật chất với môi trường ngoài. Ví dụ: một bình chứa hóa chất được đậy kín và được bao phủ bằng một lớp vật liệu cách nhiệt để cho vật chất và nhiệt lượng không thể trao đổi với môi trường ngoài.

2. Trạng thái và thông số trạng thái của hệ:
- Trạng thái của hệ là toàn bộ các tính chất vật lý, hóa học của hệ.
- Thông số trạng thái: Trạng thái của hệ được xác định bằng các thông số nhiệt động là: nhiệt độ T, áp suất P, thể tích V, nồng độ C,…
- Trạng thái của hệ sẽ thay đổi nếu ít nhất có một trong những thông số trạng thái thay đổi.
Ví dụ: [imath]200cm^3[/imath] nước ở [imath]25^0C[/imath], 1atm cho biết trạng thái của hệ nước đang xét. Chú ý: trạng thái ở đây khác với trạng thái tập hợp của vật chất (pha) là rắn, lỏng, khí. Ví dụ hệ nước trên được đun nóng đến [imath]50^oC[/imath], cũng ở áp suất 1atm thì hệ này đã có trạng thái khác: thể tích nước lớn hơn [imath]200cm^3[/imath] một ít, nhiệt độ [imath]50^0C[/imath], áp suất 1atm. Nhưng trong cả hai trạng thái của hệ nước trên thì nước của hệ đều ở pha lỏng.

3.Hàm trạng thái. Hàm quá trình. Quá trình nhiệt động:
- Hàm trạng thái: Một hàm số nhiệt động mà sự biến đổi của nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào các diễn biến trung gian được gọi là hàm trạng thái.
- Hàm quá trình: là đại lượng xuất hiện trong quá trình. Vì vậy, nó phụ thuộc vào quá trình. Cùng đi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 nhưng theo những quá trình khác nhau thì hàm quá trình có các giá trị khác nhau. Trong nhiệt động học hai hàm quá trình quan trọng là công (W, A) và nhiệt (Q).
- Quá trình nhiệt động: là sự biến đổi xảy ra ở trong hệ gắn liền với sự thay đổi ít nhất 1 thông số trạng thái
- Quá trình hở (mở): là biến đổi mà trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ khác nhau.
- Quá trình kín (đóng) - chu trình: là biến đổi mà trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ giống nhau.
- Quá trình thuận nghịch: là quá trình mà những trạng thái trung gian mà hệ trải qua được xem như cân bằng. Có thể xác định đơn giản tính thuận nghịch của một biến đổi bằng cách xem biến đổi ngược lại có thể xảy ra được không , khi chỉ thay đổi chút ít trị số của một hay nhiều thông số trạng thái.
+ Quá trình đẳng áp: xảy ra ở áp suất không đổi.
+ Quá trình đẳng tích: xảy ra ở thể tích không đổi.
+ Quá trình đẳng nhiệt: xảy ra ở nhiệt độ không đổi.
+ Quá trình đoạn nhiệt: xảy ra trong điều kiện không có sự trao đổi nhiệt lượng giữa hệ với môi trường ngoài.

4. Nội năng, công và nhiệt:
4.1. Nội năng (U) :

- Nội năng: Là đại lượng bao gồm toàn bộ năng lượng của các dạng chuyển động có trong hệ. Đó là năng lượng của các dạng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay, chuyển động dao động của các phân tử, nguyên tử, electron và hạt nhân nguyên tử. Khi hệ chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 thì: [imath]\Delta U = U_2 – U_1[/imath]
4.2. Công (A hay W) :
- Công là một đại lượng đặc trưng cho mức độ trao đổi năng lượng thông qua chuyển động có hướng của hệ.
- Năng lượng của hệ sinh công thì giảm. Năng lượng của hệ nhận công thì tăng.
- Công là hàm quá trình.
- Nếu áp suất ngoài không đổi:

8fd15314bb4b7815215a.jpg
Xem một hệ chứa khí giãn nở như hình vẽ trên. Giả sử piston có khối lượng không đáng kể và hệ chỉ chịu tác dụng của áp suất ngoài không đổi. Công thay đổi thể tích:
[imath]W= -p_{ngoài}.\Delta V[/imath] .
- Nếu áp suất ngoài thay đổi theo thể tích V
+ Trong trường hợp này, ta xem một đoạn di chuyển nhỏ dh ứng với một độ tăng thể tích nhỏ dV, trong đó áp suất ngoài có thể xem như không đổi.
+ Công [imath]\delta W[/imath] tương ứng là:
[imath]\delta W = -p.dV \Rightarrow W = \sum \delta W= \int_{V_1}^{V_2}- p_{ngoài}dV[/imath]
- Nếu hệ chứa khí lý tưởng và biến đổi đẳng nhiệt thuận nghịch, ta có:
[imath]p_{ngoài} = p_{khí} = \dfrac{nRT}{V}[/imath] ( vì biến đổi là thuận nghịch nên [imath]p_{ngoài} \approx p_{hệ} = p_{khí}[/imath])
[imath]W_{tn} =\int_{V_1}^{V_2}\dfrac{ -nRT}{V}dV= -nRT \ln \dfrac{V_2}{V_1}[/imath]
4.3. Nhiệt:
- Giống như công, nhiệt là đại lượng đặc trưng cho mức độ trao đổi năng lượng.
- Nhiệt là hàm quá trình.
- Nhiệt có giá trị dương khi hệ thu nhiệt và có giá trị âm khi hệ tỏa nhiệt.
- Nhiệt đẳng tích là nhiệt lượng thoát ra hay thu vào của hệ trong quá trình biến đổi đẳng tích (V = const). Với n mol hóa chất:
[imath]dQ_p = nC_pdT[/imath]
- Nhiệt đẳng áp là nhiệt lượng thoát ra hay thu vào của hệ trong quá trình biến đổi đẳng áp (P = const). Với n mol hóa chất:
[imath]dQ_v=nC_vdT[/imath]
_______________________________________________________________________
Còn thắc mắc gì các bạn cứ hỏi nhé ^^
Chúc mọi người buổi tối vui vẻ:Tonton6
 
Top Bottom