glasspainting16
New Member
Download miễn phí Tiểu luận Điều kiện cân bằng, điều kiện tự diễn biến của các quá trình hoá học theo quan điểm của nhiệt động học - Áp dụng cho quá trình tổng hợp NH3 trong công nghiệp
- Trạng thái cân bằng: là trạng thái mà các thông số đặc trưng cho hệ không biến đổi theo thời gian.
- Trạng thái cân bằng bền: là trạng thái của hệ khi muốn chuyển sang trạng thái ít bền khác phải tiêu tốn một công do hệ sinh ra.
Cụ thể: Xét về điều kiện cân bằng hệ ở trạng thái cân bằng là hệ trong những điều kiện cho sẵn không có khả năng sinh công hữu ích.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2Khoa: Hóa học
Bộ môn: Hóa lý1
Bài tiểu luận:
Điều kiện cân bằng, điều kiện tự diễn biến của các quá trình hoá học theo quan điểm của nhiệt động học. áp dụng cho quá trình tổng hợp NH3 trong công nghiệp
Ví dụ về các nhà máy sản xuất NH3
Giảng viên bộ môn: Trần Quang Thiện
Người thực hiện:
1. Nguyễn Văn Anh
2. Đinh Thị Hồng Vân
3. Trần Thu Trang
4. Đoàn Thị Minh Trang
5. Dương Thị Hồng Vân
6. Đào Thị Thanh Tuyền
7. Hà Thị Tuyết
Xuân Hoà, ngày 22 tháng 10 năm 2009
Giới thiệu
Như chúng ta đã biết, một hệ cô lập không tương tác với bên ngoài, nếu chưa ở vào trạng thái cân bằng thì theo thời gian sớm hay muộn bao giờ cũng tự đi tới trạng thái cân bằng nhiệt động.
Mặt khác trong những nhiệm vụ cơ bản của nhiệt động lực hoá học là giải quyết các câu hỏi: Trong những điều kiện nào, một phản ứng hoá học nào đó có thể tự diễn ra hay không? Mặt khác, nếu phản ứng diễn được, thì nó diễn ra cho tới giới hạn nào, khi nào dừng lại, điều kiện cân bằng ra sao, các sản phẩm thu được với hiện suất bao nhiều.
Chính vì vậy thông qua đề tài này chúng em muốn tìm hiểu về điều kiện cân bằng điều kiện tự diễn biến của một quá trình hoá học từ đó áp dụng cho cân bằng hoá học để xét những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng của một phản ứng hoá học.
Đồng thời áp dụng các yếu tố vừa xét vào phản ứng tổng hợp NH3
Một trong những chất được sản xuất nhiều nhất trong công nghiệp để sử dụng trong sản xuất phân bón và trong các ngành công nghiệp hoá chất khác.
I. Nội dung
I.1. Điều kiện cân bằng - điều kiện tự diễn biến của một quá trình hoá học.
- Trạng thái cân bằng: là trạng thái mà các thông số đặc trưng cho hệ không biến đổi theo thời gian.
- Trạng thái cân bằng bền: là trạng thái của hệ khi muốn chuyển sang trạng thái ít bền khác phải tiêu tốn một công do hệ sinh ra.
Cụ thể: Xét về điều kiện cân bằng hệ ở trạng thái cân bằng là hệ trong những điều kiện cho sẵn không có khả năng sinh công hữu ích.
+ Từ đó suy ra điều kiện cần của quá trình cân bằng là: (với hệ kín)
dG = 0 nếu T, P = const
dH= 0 nếu S,P = const
dF= 0 nếu T, V= const
dU= 0 nếu S, Vconst
+ Điều kiện đủ :
d2 U > 0 nếu S, V = const
d2 G > 0 nếu P, T = const
d2 H > 0 nếu S, P = const
d2 F > 0 nếu V, T = const
+ Đối với hệ cô lập:
dS = 0 hay S = Smax
d2 S < 0
- Quá trình tự diễn biến là quá trình mà nó có thể tiến hành mà không cần cung cấp công từ bên ngoài.
Tức là: dG < 0 nếu P, T = const dH < 0 nếu S, P = const
dF < 0 nếu V, T = const dU < 0 nếu S, V = const
+ Đối với hệ cô lập theo nguyên lý II khẳng định, các quá trình sẽ tự diễn biến theo chiều tăng entropi
- Trong nhiệt động lực học người ta thường xác định chiều của quá trình dựa vào tiêu chuẩn về tính không thuận nghịch (tính một chiều) và xác định điều kiện cân bằng dựa vào tiêu chuẩn về tính thuận nghịch của quá trình.
I.1.1. Tiêu chuẩn dựa vào entrôpi.
Theo nguyên lý II: trong hệ cô lập ( hệ cô lập là hệ có nội năng U không đổi, ngoài ra thể tích V của nó cũng không đổi ) thì.
Như vậy trong hệ cô lập quá trình chỉ có thể tự diễn ra tự nhiên theo chiều ứng với điều kiện . Khi quá trình không thuận nghịch đó dừng lại, entropi đạt giá trị cực đại Hệ ở trạng thái cân bằng.
Đó là điều kiện cân bằng trong hệ cô lập.
I.1.2. Tiêu chuẩn thế nhiệt động
Từ biểu thức nguyên lí I và nguyên lý II ta có:
Trong đó là công mà hệ thực hiện ngoài công giãn nở thể tích xét khi ta có dấu sẽ ứng với quá trình không thuận nghịch quá trình tự diễn biến.
Dấu “=” sẽ ứng với quá trình thuận nghịch điều kiện cân bằng xét từng trường hợp cụ thể:
Khi T, P = const
Như vậy điều kiện tự diễn biến
Điều kiện cân bằng khi đó hàm G phải đạt giá trị cực tiểu
Khi T, V = const
Điều kiện tự diễn biến
Điều kiện cân bằng khi đó đạt được giá trị cực tiểu
Khi
Điều kiện tự diễn biến:
Điều kiện cân bằng: khi đó đạt được giá trị cực tiểu
Khi
Điều kiện tự diễn biến
Điều kiện cân bằng: khi đó đạt được giá trị cực tiểu .
* Với những trường hợp hệ thực hiện công khác ngoài công giãn nở thể tích ta vẫn có thể tìm ra được điều kiện tự diễn biến và không tự diễn biến dựa vào những tiêu chuẩn trên bằng cách.
Biểu diễn:
Để xác định chiều của quá trình và điều kiện cân bằng, ta phải giữ cố định những cặp tham số a, b tương ứng với thể nhiệt động khảo sát mà cả những đại lượng làm cho
điều kiện cân bằng tổng quát
và với là U, F, G, H
Điều kiện tự diễn biến:
I.1.3. Sự tương đương về các tiêu chuẩn về điều kiện cân bằng và tự diễn biến.
- Những tiêu chuẩn khác nhau tìm thấy ở trên là tương đương nhau, ta có thể chứng minh một vài trường hợp:
Ví dụ 1: Xét điều kiện nghĩa là quá trình chỉ có thể diễn ra theo chiều giảm U và khi có cân bằng thì U đạt cực tiểu nhưng ta cũng có:
Với hệ cô lập nghĩa là quá trình chỉ có thể diễn ra theo chiều tăng S và khi có cân bằng thì S là cực đại.
Ví dụ 2: Xét tức là quá trình tự diễn biến theo chiều giảm entropi H và khi có cân bằng thì H là cực tiểu.
Do
Hệ cô lập trùng với điều kiện trong hệ cô lập
Với các trường hợp khác chúng ta hoàn toàn có thể chứng minh tương tự
*Những hệ thức đã thiết lập ở trên chỉ áp dụng cho những hệ có thành phần không đổi.
Bây giờ ta xét những hệ có số mol thay đổi trong một quá trình hoá học. Trong trường hợp này thành phần của hệ trở thành những biến số mới và bất luận thuộc tính nhiệt động nào của hệ cũng phải biểu thị thông qua số mol của tất cả các cấu tử có trong hệ và khi đó ta có các biểu thức nhiệt động.
Đặt
gọi là hoá thế của cấu tử i trong hệ.
ý nghĩa hoá thế:
Bởi vì những quá trình hoá học liên quan đến sự thay đổi thành phần của hệ (các phản ứng hoá học) đều được nghiên cứu ở nên thường được dùng biểu thức:
ý nghĩa: hoá thế của chất i bằng độ tăng thế đắng áp G của hệ quy về một mol cấu tử i khi thêm một lượng vô cùng nhỏ mol của chất i vào một lượng hữu hạn của hệ trong điều kiện T, P và số mol các cấu tử khác trong hệ không đổi.
Như vậy: điều kiện cân bằng, điều kiện diễn biến trong hệ có thành phần thay đổi:
Khi
Vì quá trình chỉ có thể tự diễn biến theo chiều khi quá trình dừng lại, G đạt được cực tiểu và điều kiện cân bằng là:
Những hệ thức đã thiết lập ở trên chỉ áp dụng cho những hệ cơ thành phần không đổi.
Bây giờ ta xét những hệ có số mol thay đổi trong một quá trình hoá học trong trường hợp này thành phần của hệ trở thành những biến số mới và bất luận thuộc tính nhiệt động nào của hệ cũng phải biểu thị thông qua số mol của tất cả các cấu tử có trong hệ và khi đó ta có các biểu thức nhiệt động.
Đặt
gọi là hoá thế của cấu tử i trong hệ.
ý nghĩa hoá thế:
Bởi vì những quá trình hoá học liên quan đến sự thay đổi thành phần của hệ (các phản ứng hoá học) đều được nghiên cứu ở nên thường được dùn...