LÝ THUYẾT PHẦN NHIỆT ĐỘNG - Page 2

New_P · 02-25-2008

Trích:

Ở đây mình xin một lần nữa bác bỏ luận điểm về mức độ trật tự mà bluemonster đề cập bởi vì việc có một "không gian hay trường tương tác" bao quanh các phân tử khí thật không có nghĩa là sự phân bố của chúng kém trật tự hơn. Trên thực tế, lực tương tác là cái cản trở phân tử di chuyển tách rời nhau và làm giảm mức độ hỗn loạn (hay làm tăng mức trật tự) và điều này hoàn toàn trái ngược với luận điểm của bluemonster. Ở cùng P và T, entropy (hay mức độ hỗn loạn) của một chất ở trạng thái lỏng < entropy của chất đó ở trạng thái khí bởi vì lực tương tác ở trạng thái lỏng > lực tương tác ở trạng thái khí. Điều tương tự cũng xảy ra khi so sánh giữa thể lỏng-thể rắn và thể khí-thể rắn.

E đồng ý với ý kiến này của a :D.E nghĩ là các ptử khí lý tưởng do không có lực hút liên phân tử giữa các ptử khí nên các ptử khí LT di chuyển hỗn loạn hơn ==> chúng không thể hóa lỏng và rắn đc.

Trích:

vì không tồn tại "trường tương tác" bao quanh phân tử khí lý tửơng. Chính vì vậy ở trên mình đã dám tuyên bố: "các phân khí lý tưởng không có tương tác nên chúng có thể sắp xếp với nhau một cách trật tự nhất".

Trường tương tác mà anh BM nói đến ở đây fải chăng là lực hút liên ptử ( lực tương tác ). Nếu đúng thì em nghĩ rằng nếu bản thân khí LT kô có lực tương tác thì các ptử khí sẽ di chuyển tự do hơn ==> Hỗn loạn hơn chứ nhĩ ??

bicycle2007 · 02-25-2008

bi lại hiểu mức độ trật tự hay hỗn loạn được quyết định bởi KHẢ NĂNG PHÂN BỐ hay XÁC SUẤT NHIỆT ĐỘNG trong thể tích mà nó chiếm dụng. Như vậy trong khí thực nếu xem trường lực của các phân tử khí thật có một giới hạn không gian nhất định thì trong phần không gian tự do còn lại mức trật tự hay entropy của nó cũng ĐÚNG BẰNG với entropy của khí lí tưởng chiếm thể tích tương ứng.
bi nghĩ để hiệu chỉnh thể tích trong khí thực có nghĩa là chúng ta đã mặc định cái mà blu gọi là trường lực tương tác của khí thực là một TRƯỜNG ĐẶC (hic cái này bi nói đại đó nhen chứ hông phải là thuật ngữ) nghĩa là trong trường lực đó các phân tử khí khác bất khả xâm phạm. Chính vì tính bất khả xâm phạm đó mà thể tích hiệu chỉnh mới có dạng Va-b=V. Vì V là thể tích tự do di chuyển, tính trật tự hay nói chung là mọi thuộc tính nhiệt động được coi như giống khí lí tưởng nên phương trình liên hệ các đại lượng nhiệt động pV=RT là đương nhiên thỏa

**bluemonster** · 02-25-2008

Hix, ý dài lời ngắn anh em nhà ta hiểu đơn giản => hok hiểu gì hết !

Mình giải thích tường tận nhé, nhưng trước tiên bác bỏ một vài ý kiến của previous post:

+ Đọc các bài ở trên, dường như các bạn chỉ chú trọng đến "hiệu ứng điện tử" của các nhóm trong phân tử hợp chất, gây ra moment lưỡng cực cho phân tử, và từ đó lý luận thể tích. Xin thưa sai lầm !

Một ví dụ đơn giản dễ hiểu, hai phân tử CH3CHO, đều có moment lưỡng cực khá lớn nhỉ, và theo các bạn lý luận chúng sẽ sắp xếp tốt để đưa ra thể tích nhỏ nhất hỉ ! hehe ! Chỉ với mô hình thôi nhé, mình khẳng định dưới một áp suất cao, bắt buộc các phân tử khí phải nằm sát nhau "đến mức có thể", thì hai phân tử CH3CH3 sẽ có khả năng nằm sát nhau hơn hai phân tử CH3CHO, mặc dù moment lưỡng cực của ethane như các bạn đã biết, rất thấp.

+ Điều cốt lõi khi mình nói đến "không gian tương tác" bao quanh một phân tử, cũng giống như mô hình tương tác hai nguyên tử trong hóa học đại cương ai cũng biết. Hai nguyên tử muốn tương tác cộng hóa trị thuận lợi, đòi hỏi phải đạt được vùng xen phủ lớn, thế nhưng, bản chất hai nguyên tử vẫn có lớp vỏ electron ngoài cùng, do đó, yếu tố đẩy nhau vẫn phải được xét. Tương tự với phân tử, phân tử được cấu thành từ các nguyên tử, bản chất của nguyên tử là có lớp vỏ electron, dù muốn dù không, các phân tử cũng khó đạt được khoảng cách nhỏ nhất, vì tương tác repulsion electron - electron. Đó chính là cái "không gian tương tác" mình đề cập.

+ Trong khí lý tưởng, sở dĩ các sách gọi thẳng ra "chỉ là một dot" không thể tích. Do topic này muốn đi sâu vấn đề, nên mình đã nêu ra ý kiến của mình về bản chất vấn đề, bản chất sự thừa nhận trên. Đó chính là, các phân tử khí lý tưởng đã bỏ qua repulsion interaction of electron - electron. Chính vì vậy, dưới một áp suất lớn, bắt buộc các phân tử khí phải đạt được khoảng cách gần nhau có thể, thì các phân tử khí lý tưởng gần như ... không có thể tích.

+ Một điều nữa muốn nói với những ai thắc mắc với bài post trên của mình, mình đã nói rất rõ dứơi áp suất cao, có nghĩa là muốn entropy của hệ thấp nhất có thể, "thể tích chuyển động nhiệt" của phân tử khí nhỏ nhất có thể. Như vậy thì các hiệu ứng điện tử "ngoài" (moment lưỡng cực phân tử) sẽ hoàn toàn bị vô hiệu hóa. Một dẫn chứng mình đã dẫn ra ở trên, là acetaldehyde với ethane.

Không hi vọng gì hơn anh em sẽ hiểu ý mình. Vì đơn giản khả năng sư phạm có lẽ hơi kém. Mặc khác mình không đủ siêng để giải thích tường tận một vấn đề "đơn giản".

Thanks LTP đã có ý kiến đóng góp ! Mình cũng không nghi ngờ gì sự hiểu biết của bạn về vấn đề này.

**bluemonster** · 02-25-2008

À quên, mình xin giải thích luôn cho ví dụ acetaldehyde với ethane mình dẫn ra, vì cũng khôg có nhiều thời gian trong thời điểm này thảo luận nhiều với các bạn.

Acetaldehyde: Mật độ electron cao ở C=O và các lone-pair của Oxygen có hiệu ứng không gian lớn. Do vậy, dù có moment lưỡng cực cao mấy mình không cần biết, nhưng "không gian tương tác" của acetaldehyde thì khá lớn. Có nghĩa là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai phân tử acetaldehyde đạt được là lớn.

Trong khi đó ở ethane, moment lưỡng cực nhỏ, nhưng mật độ điện tích phân bố không tập trung vị trí nào, và không tồn tại vùng mật độ điện tử cao. Do đó, dưới một áp suất lớn bắt buộc các phân tử phải đạt được khoảng cách nhỏ nhất có thể, khoảng cách giữa hai phân tử ethane sẽ nhỏ hơn trường hợp acetaldehyde.

Cuối cùng, để tạo được áp suất lớn, ta trở lại ví dụ ở trên mình cũng đã nêu, cái bơm xe đạp.

LessThanPerfect · 02-26-2008

Mình thật sự cũng không muốn kéo dài chủ đề này thêm nữa bởi vì dường như sau mỗi bài viết thì bạn bluemonster kéo chúng ta đi càng ngày càng xa vấn đề được thảo luận ở thời điểm ban đầu. Vấn đề cốt lõi ở điểm xuất phát là việc chỉnh sửa thể tích trong phương trình khí lý tưởng và áp dụng nó cho các khí thật. Giờ đây, chúng ta lại đi thảo luận với nhau về mật độ điện tử trong CH3-CHO và CH3-CH3 và khi nén ở áp suất cao thì chất nào sẽ cho thể tích nhỏ nhất! Mình nghĩ rằng bluemonster đã vô tình hòa nhập hai khái niệm mức độ trật tự / hỗn loạn và khả năng bị nén chung với nhau. Đã từ khi nào mà compressibility là một good indicator cho entropy của vật chất? Hơn nữa, giả thuyết của bạn (không có tương tác --> sắp xếp trật tự hơn và thể tích nhỏ hơn) dường như chỉ được bạn nhấn mạnh cho những trường hợp với áp suất thật cao. Nếu như giả thuyết của bạn là đúng, thế thì ở áp suất thấp nó sẽ như thế nào? Nhiều khí thật như CH4 và NH3 có compressibiltiy factor Z = PV/RT nhỏ hơn 1 ở áp suất "thấp" (< 400 atm cho CH4 và < 900 atm cho NH3). Điều này có nghĩa là cho cùng P và T thì các khí thật này chiếm thể tích nhỏ hơn so với thể tích mà chúng có thể chiếm theo mô hình khí lý tưởng. Đấy, nếu không có tương tác ở trường hợp này thì thể tích sẽ lớn hơn. Bạn giải thích thế nào?

Quay trở lại việc chỉnh sửa phương trình khí lý tưởng cho phù hợp với khí thật, mình xin được mượn ngôn từ mà bluemonster đã sử dụng: đây là một vấn đề "đơn giản". Khi các bạn tra cứu những tài liệu về vấn đề này thì bạn thấy rằng các phương trình dạng
(P + a/V^2)(V-b) = RT
xuất phát từ thực nghiệm. Tuy nhiên, mô hình của van der Waals để giải thích vấn đề này gặt hái được nhiều thành công và đã được thừa nhận rộng rãi. Trong đó, b là nhầm để chỉnh sửa thể tích dựa trên kích thước thể tích xác định của các phân tử khí thật. Còn a/V^2 là nhầm chỉnh sửa về áp suất bởi vì nếu không có tương tác giữa các phân tử khí thật thì áp suất tác dụng lên thành bình sẽ lớn hơn. Nếu bạn không tin những gì mình trình bày thì bạn có thể tự tham khảo ở các tài liệu khác. Mình thấy việc tiếp tục thảo luận nguồn gốc của b là từ kích thước hay do tương tác... đã trở nên không cần thiết.

Cuối cùng, góp ý riêng của mình với lập luận của bicycle2007 mà mình sẽ trích lại dưới đây:

Trích:

bi lại hiểu mức độ trật tự hay hỗn loạn được quyết định bởi KHẢ NĂNG PHÂN BỐ hay XÁC SUẤT NHIỆT ĐỘNG trong thể tích mà nó chiếm dụng. Như vậy trong khí thực nếu xem trường lực của các phân tử khí thật có một giới hạn không gian nhất định thì trong phần không gian tự do còn lại mức trật tự hay entropy của nó cũng ĐÚNG BẰNG với entropy của khí lí tưởng chiếm thể tích tương ứng.

Mình cho rằng phần in đậm ở trên là sai. Bạn đã xét đến vấn đề tương tác và bạn đã phân định vùng giới hạn không gian bị chiếm dụng do "trường lực tương tác" giữa các phân tử khí thật. Giả sử phân định giới hạn của bạn ở triên là đúng, thì entropy dựa trên xác suất phân bố trong khoảng không gian tự do còn lại cũng khác với entropy của khí lý tưởng chiếm thể tích tương ứng. Trong khí thật, vị trí tương đối (và do đó xác suất phân bố và xác suất nhiệt động trong vùng không gian tự do còn lại) giữa các phân tử khí thật không nhẫn bị ảnh hưởng của chuyển động tịnh tiến (translation) mà còn do tương tác giữa chúng. Trong khi đó, sự phân bố năng lượng của các phân tử khí lý tưởng trong khoảng không gian tụ do tương ứng chỉ phụ thuộc vào chuyển động tịnh tiến của chúng. Ý mình muốn nói ở đây là trong khí lý tưởng, năng lượng của các phân tử khí chỉ do động năng của việc tịnh tiến. Trong khi đó, năng lượng của khí thật là sự kết hợp giữa động năng của việc tịnh tiến và thế năng tương tác. Do đó khả năng phân bô và entropy của hai hệ sẽ khác nhau.

bicycle2007 · 02-26-2008

bi biết les đang định nói về sự khác biệt bậc tự do và do đó mà khác nhau về cách tính xác suất nhiệt động giữa khí thực và khí lí tưởng dẫn đến sự khác biệt về entropy. Tuy nhiên, chữ b trong Va-b theo bi nghĩ đã gom cả yếu tố này. Nếu không thì không thể có được phương trình khí lí tưởng tương đương Vp=RT hay (Va-b)p=RT

minhhoangkhtn · 02-26-2008

MÌNH ĐÃ HỎI CÁC THẦY CÔ, b Ở ĐÂY LÀ 1 ĐẠI LƯỢNG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN THỂ TÍCH THẬT CỦA KHÍ

chemistry_ru09 · 02-26-2008

mình thấy cả LPD và BM nói những cái đều không sai. cả 2 bạn đều có đưa ra những điều kiện của mình để xem xét vấn đề. tớ thấy những điều kiện của các bạn không giống nhau, nên có thể từ đó dẫn đến có những bác bỏ lẫn nhau. bên cạnh đó, ngôn từ tiếng Việt quá phong phú, dẫn đến có những từ ngữ gây người khác không hiểu đúng và đầy đủ ý. khó khăn quá!
điều quan trọng là những chi thu được qua topic này. chắc đến giờ mọi người đều rõ rùi!

Trích:

Nguyên văn bởi minhhoangkhtn

MÌNH ĐÃ HỎI CÁC THẦY CÔ, b Ở ĐÂY LÀ 1 ĐẠI LƯỢNG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN THỂ TÍCH THẬT CỦA KHÍ

câu trả lời này hoàn toàn đúng, nhưng mà nghe thiếu cụ thể quá!
đấy là ý kiến của mình.

trannguyen · 02-27-2008

ừm vậy qua vấn đề khác ha!
có nhiệt độ Boyle của vài chất khí
H2 -156
He -249
giải thích tại sao nhịêt độ boyle của H2 lại lớn hơn He

và N2 :CH4:NH3=59:254:587
tại sao có sự biến thiên này và nó phụ thuộc vào yếu tố nào ?
cùng mình thảo luận nha các bạn

chemist2408 · 02-27-2008

Trích:

Nguyên văn bởi trannguyen

ừm vậy qua vấn đề khác ha!
có nhiệt độ Boyle của vài chất khí
H2 -156
He -249
giải thích tại sao nhịêt độ boyle của H2 lại lớn hơn He

và N2 :CH4:NH3=59:254:587
tại sao có sự biến thiên này và nó phụ thuộc vào yếu tố nào ?
cùng mình thảo luận nha các bạn

Theo mình thì là vậy, vì mới học nhiệt động nên cũng còn hiểu biết ít :
Khi ta muốn xem một khí thật có tác động như khí lý tưởng thì ta thường xét những yếu tố sau :
- Áp suất khá nhỏ (để cho lúc đó thể tích hạt khá bé so với thể tích bình khí)
- Nhiệt độ khá lớn (để cho lực hút Van Der Waals giữa các hạt có thể bỏ qua). Những khí có kích thước lớn thường cần ở một nhiệt độ cao hơn nhiều
- Thường là các khí không phân cực như phân tử nhị nguyên tử như H2, O2 hay nguyên tử khí hiếm như He, Ar... Các khí hữu cực như NH3, ... thường khác xa so với khí lý tưởng vì có Z chênh lệch khá nhiều. Không xét đến các yếu tố lực hút khác như hydrogen.. vì nó có NL liên kết cao hơn lực hút Van Der Waals
Bây giờ ta xét đến nhiệt độ Boyle : là nhiệt độ đặc biệt cho mỗi khí mà ở nhiệt độ này, khí thật có tác động như khí lý tưởng ở khoảng áp suất lớn (miễn là p đừng quá cao)
Thật sự chỗ He và H2 mình không giải thích nổi nhưng chỗ sau trở đi thì mình nghĩ là do kích thước phân tử lớn dần, dẫn đến lực hút các phân tử dễ dàng hơn (vì ta đã biết lực hút Van Der Waals quan trọng nhất là khuếch tán; mà lực này càng lớn khi V hạt càng lớn). Do đó, mình nghĩ nhiệt độ phải lớn dần để lúc đó lk Van Der Waals không còn quan trọng nữa