File :
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 22

ยินดีต้อนรับเข้าสู่ PowerPoint PPT Presentation


  • 149 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

File : SC121_welcome_10.swf. หัวเรื่อง : หน้าต้อนรับเข้าสู่บทเรียน. Enter Course. คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน. Music Bg. คลิก enter link ลิงค์ไป ยัง File : sc121_Objective_09.swf. ยินดีต้อนรับเข้าสู่. รหัสวิชา SC121 (Chemistry 1).

Download Presentation

ยินดีต้อนรับเข้าสู่

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


5979877

File :SC121_welcome_10.swf

หัวเรื่อง : หน้าต้อนรับเข้าสู่บทเรียน

Enter Course

คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน

Music Bg

คลิก enter link ลิงค์ไปยังFile :sc121_Objective_09.swf

ยินดีต้อนรับเข้าสู่

รหัสวิชา SC121 (Chemistry 1)

เทอร์โมไดนามิกส์ (Chemical Thermodynamics)


5979877

File :sc121_Objective_10.swf

หัวเรื่อง : หน้าวัตถุประสงค์รายวิชา

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

  • ………………………………………………………………………………………

  • ………………………………………………………………………………………

  • ………………………………………………………………………………………

  • ………………………………………………………………………………………

  • ………………………………………………………………………………………

  • ………………………………………………………………………………………

Enter Course

คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน

  • เมื่อคลิกปุ่ม Enter Course เข้าสู่ไฟล์ : File : sc121_home_10.swf


5979877

File : sc121_home_10.swf

หัวเรื่อง : หน้าโครงสร้างบทเรียน

สารบัญบท

บทนำ

กฎของเทอร์โมไดนามิกส์ (Law of Thermodynamics)

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamics)

นิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamics)

Calorimeter

แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ

หมายเหตุ: รูปที่ใช้ในการนำเสนอจะมีการสร้างใหม่และแอนนิเมชั่นแฟลชจะเป็นเพียงการนำมาใช้เป็นตัวอย่างเท่านั้นในการผลิตจะมีการสร้างใหม่

  • เมื่อคลิกปุ่ม บทนำ ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_01.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_02.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มนิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิกส์ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_12.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มกฎของเทอร์โมไดนามิกส์ลิงค์ไปยัง File : sc121_09_13.swf

  • เมื่อคลิกปุ่ม แคลอริมิเตอร์ ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_17.swf

  • เมื่อคลิกปุ่ม Thermochemistry ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_12.swf

  • เมื่อคลิกปุ่ม แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ ลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_Exercise_01.swf


5979877

File : sc121_09_01.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

บทนำ Chemical Thermodynamics

2

เทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamics)

เป็นวิชาที่ศึกษาการเคลื่อนไหวของพลังงานและค่าอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ของการเปลี่ยนแปลงทั้งทางกายภาพและทางเคมี เป็นสมบัติ Macroscopic ผลที่ได้ยังสามารถบอกได้ว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นเกิดขึ้นได้หรือไม่ หรืออยู่ในสมดุล หรือย้อนกลับ และบอกว่าจะดำเนินการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

1

3

เทอร์โมไดนามิกส์ เป็นแขนงวิชาที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดด้านพลังงาน ความร้อน งาน  และรวมไปทั้งกลไกการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันครับ เป็นสมบัติมาโครสโคปิคครับ ผลที่ได้ยังสามารถบอกได้ว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นเกิดขึ้นได้หรือไม่ และบอกว่าจะดำเนินการเปลี่ยนแปลงอย่างไรด้วยครับ

อย่างไรก็ตาม การเข้าใจวิชานี้อย่างลึกซึ้งนั้น เราจำเป็นที่จะต้องนิยามตัวแปรต่างๆ ขึ้นมามากมายครับ ซึ่งตัวแปรเหล่านี้บางตัวเราไม่ได้พบเจอในชีวิตประจำวันครับ เป็นเพียงแนวคิดที่ตั้งขึ้นมาเท่านั้นครับ

1

3

  • แสดงข้อความ และเสียงบรรยาย

  • แสดงภาพตามลำดับเสียงบรรยาย

  • โดยเมื่อเริ่มมีเสียงบรรยายว่า เทอร์โมไดนามิกส์.ให้แสดงภาพลำดับที่หนึ่ง

  • จากนั้นแสดงภาพขึ้นมาเป็นลำดับที่สองให้แสดงแอนิเมชั่น ดังนี้

  • การหมุนของเฟือง ทิศทางตามรูปให้แสดงถึงความร้อนทำให้ลูกสูบขึ้นลงตามจังหวะ

  • ลูกกลมๆ ในกระบอกสูบมีการเคลื่อนไหว

  • ลูกศรสีแดง เคลื่อนไหว

  • เมื่อมีเสียงบรรยายว่า ”เป็นแขนงวิชาที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดด้านพลังงาน ความร้อน งาน  และรวมไปทั้งกลไกการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันครับ เป็นสมบัติมาโครสโคปิคครับ ผลที่ได้ยังสามารถบอกได้ว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นเกิดขึ้นได้หรือไม่ และบอกว่าจะดำเนินการเปลี่ยนแปลงอย่างไรด้วยครับ” ให้แสดงข้อความลำดับที่สาม

  • คลิก Next ปรากฏสไลด์ถัดไป

1

4

2

3


5979877

File : sc121_09_02.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

2

3

พลังงานภายใน (U)

5

4

ปริมาตร(v)

ความดัน(P)

จำนวนโมล (n)

อุณหภูมิ (T)

สามารถศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องแก๊ส

เอนทัลปี(Enthalpy (H)

8

7

พลังงานอิสระกิบส์

(Gibbs Energy (G)

)

เอนโทรปี(Entropy (H)

9

คลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียด

ในการศึกษาในศาสตร์ใดก็ตามนะครับ เราจะต้องเข้าใจถึงนิยามศัพท์ คำจำกัดความและความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับศาสตร์ในแขนงนั้นเสียก่อนครับ ในบทนี้จะเป็นการกล่าวถึงนิยามศัพท์ คำจำกัดความและความรู้พื้นฐานต่างๆ ที่กล่าวถึงในเทอร์โมไดนามิกส์ มี 8 ตัว คือ

ปริมาตร (Volume, V)

ความดัน (Pressure, P)

อุณหภูมิ (Temperature, T (Kelvin))

จำนวนโมล (mole, n)

ทั้งสี่ตัวนี้มาจากเรื่องสมบัติของแก๊สนักศึกษาสามารถศึกษาเรื่องทั้งสี่ได้ในเรื่องของแก็สนะครับ อีกสี่ตัวที่เหลือ คือ

5. พลังงานภายใน (Internal Energy, U)

6. เอนทัลปี(Enthalpy, H ) มีค่าเท่ากับ U + PV

7.เอนโทรปี (Entropy, S ) เป็นความยุ่งเหยิงของระบบ

8. พลังงานอิสระกิบส์ (Gibbs Energy, G ) มีค่าเท่ากับ H – TS

ทั้งสี่ค่าเป็นตัวแปรที่สำคัญทางเทอร์โมไดนามิก

1

  • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงบรรยาย

  • แสดงสมการทีละบรรทัดตรงกับเสียงบรรยาย โดยให้คำถามเมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • คลิก Next ปรากฏFile : sc121_09_14.swf

1

1

2

2

10

10

10

11

10

3

3

2

4

4

5

3

5

6

6

4

7

7

5

8

6

8

9

9

7

8

9


5979877

File : sc121_09_03.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

พลังงานภายใน (U)

ผลรวมของพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ทั้งหมดของระบบ

และเป็น State Function คำนวณในรูปการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน (DU)

1

3

  • การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบทำได้ 2 วิธี คือ

  • ให้ความร้อนเข้าออก

  • ให้งานเข้าออก

  • (ใช้ระบบ in-plus, out-minus)

พลังงานภายในเริ่มต้น

Ui(ni,pi,vi,….)

พลังงานภายในเริ่มต้น

Uf(nf,pf,vf,….)

DU = q + w

2

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

1

พลังงานภายใน เป็นผลรวมของพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ทั้งหมดของระบบครับ และเป็น State Function โดยปกติจะคำนวณในรูปการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในหรือเดลต้ายูครับ

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบทำได้ 2 วิธีครับ คือ ให้ความร้อนเข้าออก และให้งานเข้าออกครับ นั่นคือการใช้ระบบ เข้าบวก และ ออกลบ เขียนเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ว่า เดลต้ายู เท่ากับ คิว บวก ดับเบิลยูครับ

เมื่อระบบที่เราสนใจมีปริมาตรคงที่ การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในทำได้โดยการให้ความร้อนเข้าออกเพียงอย่างเดียวครับ เขียนเป็นสมการได้ว่า เดลต้ายู เท่ากับ คิววี ในกรณีการทดลองทางเคมีจะกระทำได้ยาก เนื่องจากต้องใช้ภาชนะที่แข็งแรงเพราะต้องบังคับไม่ให้ปริมาตรเปลี่ยนแปลงครับ แต่การทดลองทางเคมีมักจะกระทำที่ความดันคงที่ครับ คือความดันในห้องปฏิบัติการ จึงต้องหาตัวแปรตัวใหม่มาใช้แทนพลังงานภายในนะครับ

  • แสดงข้อความ ให้สัมพันธ์กับเสียงบรรยายตามลำดับดังนี้

  • ลำดับที่ 1 ปรากฏข้อความและเสียงบรรยาย และแสดงรูปแอนิเมชั่นลูกศร กระพริบ โดยปรากฏจากท้ายไปยังหัวลูกศร

  • ลำดับที่ 2 ปรากฏข้อความ กรอบสมการ และเสียงบรรยาย

  • เมื่อแสดงข้อความครบ ให้ fade out พร้อมทั้ง fade in ขึ้นข้อความใหม่ขึ้นมา (อยู่ด้านล่างสไลด์)

  • ลำดับที่ 3 ปรากฏข้อความ รูปภาพแสดงแอนิเมชั่น ให้อนุภาควิ่งอยู่ในกล่อง ความเร็วคงที่และเสียงบรรยาย เมื่อพูด “จากสมการ..” ค่อยปรากฎกรอบสูตร DU = q V

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_02.swf

1

2

2

3

3

การแสดงหน้าจอ ลำดับที่ 3 ดังนี้

ในกรณีการทดลองทางเคมีกระทำได้ยาก เนื่องจากต้องใช้ภาชนะที่แข็งแรงเพราะต้องบังคับไม่ให้ปริมาตรเปลี่ยนแปลง และการทดลองทางเคมีมักจะกระทำที่ความดันคงที่ คือความดันในห้องปฏิบัติการ จึงต้องหาตัวแปรตัวใหม่มาใช้แทนพลังงานภายใน

3

DU = q v


5979877

File : sc121_09_04.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

เอนทัลปี(Enthalpy (H)

ถ้า aA + bB  cC + dD

DH= (HC + HD) – (HA + HB)

DH เป็นบวก Endothermic; DH เป็นลบ Exothermic

6

กำหนดให้ H = U + PV และเป็น State Function

1

รูปการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีเท่ากับ DH วัดที่ความดันคงที่

2

การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีมีค่าเท่ากับ DH= qP

3

7

Enthalpy of Formation, DHfo

DHo(Reaction)=SDHfoProducts – SDHfoReactants

DH= DU + D(PV)= DU + D(n)RT

4

คลิกเพื่อแสดงตาราง DHfo ของสารบางชนิด (kJ mol-1)

สภาวะของแข็งและของเหลว DH= DU

5

คลิกClose ปิดหน้าต่าง

เอนทาปี เป็นตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกอีกตัวหนึ่งครับ โดยกำหนดให้ เอช เท่ากับ ยู และบวกด้วยพีวี และเป็นเสเตทฟังก์ชั่นครับ การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีนั้น จะใช้ DH ที่ความดันคงที่ครับ ซึ่งมีค่าเท่ากับพลังงานความร้อนที่เข้าออกระบบที่ความดันคงที่ครับ เขียนเป็นสมการได้ DH เท่ากับคิวพี ค่าเดลต้าเอช ให้ความหมายเช่นเดียวกับ เดลต้ายู นั่นคือ ถ้า DH เป็นลบ จะเป็นการเปลี่ยนแปลงที่มีการคายพลังงานครับ หมายความว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นได้ แต่ถ้าเป็นบวก จะเป็นการเปลี่ยนแปลงที่มีการดูดพลังงาน และจะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงนั้นในสภาวะแก๊สนะครับ สภาวะของแข็งและของเหลว DH จะเท่ากับDUเนื่องจากปริมาตรเปลี่ยนน้อยมากครับ ค่า DH สามารถคำนวณได้จากค่า H ของสารทุกตัวที่เปลี่ยนแปลงครับ รูปสมการทั่วไปได้ เราเรียกว่า เอ็นโดรเทอร์มิกครับ สำหรับ DH เป็นลบ เราเรียกว่าเอ็กโซเดอมิกครับ เอ็นทาปี ออฟ ฟอร์เมชั่น เป็นการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีในปฏิกิริยาการเกิดสารนั้นจำนวน 1 โมลครับ จากธาตุที่เป็นองค์ประกอบในธรรมชาติที่สภาวะมาตรฐาน ถ้าเป็นลบมาก สารนั้นจะมีความเสถียรมากครับ และการคำนวณสามารถเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาเคมีได้ด้วยครับ ด้วยสมการ เดลต้าเอชนอร์ด รีแอ็คชั่น เท่ากับ ผลรวมของเดลต้า เอช นอร์ด โปรดักซ์ ลบด้วย ผลรวมของ เดลต้า เอชนอร์ด รีแอคแต้นท์ การศึกษาการเปลี่ยนแปลง DH ของการเปลี่ยนสถานะการเกิดปฏิกิริยาเคมี จะกำหนดสภาวะมาตรฐานที่ความดัน 1 atm ด้วยปริมาณสาร 1 โมล ที่อุณหภูมิ 298 K เรียกว่า Standard Enthalpy Change, DHo (อ่านว่า เดลต้าเอชนอร์ด) สมการที่มีค่า DH เรียกว่า Thermochemical Equation ครับ

  • แสดงข้อความขึ้นมาทีละบรรทัด ตรงกับเสียงตามลำดับ ดังนี้ ลำดับที่ 1 ลำดับที่ 2 ลำดับที่ 3 ลำดับที่ 4 ลำดับที่ 5 ลำดับที่ 6 ลำดับที่ 7

  • เมื่อคลิก link ข้อความ แสดงตาราง DHfo ของสารบางชนิด (kJ mol-1)ให้ปรากฏ pop up แสดงเนื้อหานั้น พร้อมเสียงบรรยายคลิก close ปรากฏ File : sc121_09_02.swf

1

2

3

4

เมื่อคลิกปรากฎภาพและข้อความดังนี้

5

  • ตาราง Enthalpy of Formation, DHfo

6

7

เสียงบรรยาย

จากตารางนี้ สารที่มีค่าเป็นบวก จะพบได้น้อยในธรรมชาตินะครับ หรือต้องใช้สภาวะสุดขีดจึงเกิดขึ้นได้ครับ เช่น แก๊สไนโตรเจนออกไซด์ NO เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างแก๊สออกซิเจนและแก๊สไนโตรเจนเมื่อมีฟ้าร้องหรือฟ้าผ่าครับ ส่วนที่มีค่าเป็นลบเป็นสารที่พบได้ในธรรมชาติ ยิ่งมีค่าเป็นลบมาก ยิ่งมีความเสถียรมากครับ


5979877

File : sc121_09_05.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

เอนโทรปี(Entropy (H)

Entropy, S คือ ความไม่เป็นระเบียบของระบบ

  • Entropy Change of a Reaction, DSo

1

5

DS = qrev/T

2

3

แก๊สมีเอนโทรปี (Entropy (H) สูงของเหลวมีเอนโทรปีปานกลาง

และของแข็งมีเอนโทรปีต่ำ

DSo(Reaction)=SSoProducts – SSoReactants

6

J.W. Gibbs จึงนำทั้งสองค่ามารวมกันเป็น GibbsEnergy (เดิมชื่อ Gibbs Free Energy)

4

ค่า DS สามารถคำนวณได้จากสมการที่สภาวะต่างๆ

Dsvapourisation = DHvapourisation/TB การกลายเป็นไอ

Dsfusion = DHfusion/TM การหลอมเหลว

DS = nRln V2/V1 (gas)

DS = nCln T2/T1 (gas, liquid, solid)

ค่า DS นำไปสู่กฎข้อที่ 2 ของ Thermodynamics

7

8

คลิกเพื่อแสดงตาราง Absolute Entropy at Standard Condition, So

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

1

เอนโทรปีหรือตัวย่อ Sตัวใหญ่ครับคือความไม่เป็นระเบียบของระบบครับ อธิบายให้ง่ายขึ้นก็คือถ้าระบบมีอนุภาคกระจายอยู่ ระบบจะมีเอนโทรปีมาก แต่ถ้าระบบมีอนุภาครวมกันเป็นกลุ่มก้อน ระบบก็จะมีเอนโทรปีน้อย

การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี คำนวณได้จากปริมาณความร้อนที่เปลี่ยนแปลงในขบวนการผันกลับได้ หารด้วยอุณหภูมิขณะนั้น ดังสมการนี้ครับ เดต้าเอส เท่ากับ คิวรีเวอสซิเบิล หารด้วย ที ครับ

แก๊สมีเอนโทรปีสูง ของเหลวมีเอนโทรปีปานกลาง และของแข็งมีเอนโทรปีต่ำ ค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี้นั้น

สามารถคำนวณได้จากสมการที่สภาวะต่างๆ เหล่านี้ครับ วาพอไรเซชั่น คือการกลายเป็นไอ ฟูชั่นคือการหลอมเหลวครับ

เราสามารถคำนวณค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีที่สภาวะมาตรฐานได้จาก เดลต้าเอชนอร์ด รีแอ็คชั่น เท่ากับ ผลรวมของเดลต้า เอช นอร์ด โปรดักซ์ ลบด้วย ผลรวมของ เดลต้า เอชนอร์ด รีแอคแต้นท์ ครับ

จากกฎข้อที่ 1 และกฎข้อที่ 2 สามารถใช้ เอลต้าเอช และเดลต้าเอส ในการทำนายว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นๆ เกิดขึ้นได้หรือไม่ครับ กิปป์จึงนำทั้งสองค่ามารวมกันเป็น กิปป์ เอนเนอจี้ซึ่งเดิมชื่อ กิปป์ ฟรีเอ็นเนอจี้ ครับ

ถ้าอยากทราบว่าตาราง Absolute Entropy ที่อุณหภูมิมาตรฐานให้คลิกปุ่มเพื่อศึกษาได้นะครับ

  • แสดงข้อความขึ้นมาทีละบรรทัด ตรงกับเสียงตามลำดับ

  • เมื่อคลิก link ข้อความ แสดง ตาราง Absolute Entropy at Standard Condition, Soให้ปรากฏ pop up แสดงเนื้อหานั้น พร้อมเสียงบรรยาย

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_02.swf

2

เมื่อคลิกปรากฎภาพและข้อความดังนี้

3

ตาราง Absolute Entropy at Standard Condition, So

8

4

5

6

7

เสียงบรรยาย

จากตารางจะพบว่า ของแข็งมีอนุภาคเรียงตัวกันเป็นระเบียบ จึงมีค่าเอนโทรปีสัมบูรณ์ต่ำ ส่วนของเหลวมีค่าสูงขึ้น และแก๊สมีค่าสูงที่สุด ในของแข็งที่มีค่าค่อนข้างสูงแสดงว่าเมื่อเป็นฝุ่นจะฟุ้งกระจายได้ง่ายครับ เช่น แบเรียมซัลเฟต

8


5979877

File : sc121_09_06.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

พลังงานอิสระกิบส์(Gibbs Energy (G))

4

  • Gibbs Energy of Formation, DGfo

การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี เอนโทรปี และพลังงานกิ๊บส์ สามารถหาได้ในรูปของการเกิด (Variable of Formation) ได้แก่

DGfo(Reaction)=DHfo – TDSfo

และสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงพลังงานกิ๊บส์ได้

DGo(Reaction)=SDGfoProducts – SDGfoReactants

5

ค่า G = H – TS

ที่อุณหภูมิคงที่ DG = DH – TDS

DG< 0 การเปลี่ยนแปลงเกิดได้เอง

DG= 0 การเปลี่ยนแปลงอยู่ที่สมดุล

DG> 0 การเปลี่ยนแปลงไม่เกิด หรือเกิดย้อนกลับ

1

2

6

3

7

8

9

คลิกเพื่อแสดงตาราง

Gibbs Energy of Formation, DGfo

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

จากสมบัติของเอนทาลปีและเอนโทรปี จึงได้นำค่าทั้งสองมารวมกันเป็น กิปป์ เอนเนอจี้ หรือตัวย่อว่า G ครับ และที่อุณหภูมิคงที่ DG = DH – TDSซึ่งใช้เป็นค่าที่บอกว่าการเปลี่ยนแปลงหรือปฏิกิริยานั้นเกิดขึ้นได้หรือไม่ครับ นอกจากนี้ DG ของการเปลี่ยนแปลงใด ยังหมายถึงงานในรูปแบบใดๆ ที่การเปลี่ยนแปลงทำให้เกิดขึ้นด้วยครับ การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี และการเปลี่ยนแปลงพลังงานกิ๊บส์ สามารถหาได้ในรูปของการเกิด หรือที่เรียกว่า Variable of Formation ครับ ได้แก่ DGfo(Reaction)=DHfo – TDSfo และสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงพลังงานกิ๊บส์ได้ ในสมการ DGo(Reaction)=SDGfoProducts – SDGfoReactants ครับ

  • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงบรรยาย

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อคลิก link ข้อความ แสดงตาราง Gibbs Energy of Formation, DGfoให้ปรากฏ pop up แสดงเนื้อหานั้น พร้อมเสียงบรรยาย

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_02.swf

1

1

2

3

1

2

2

3

3

4

5

4

4

5

5

6

6

6

7

7

7

8

8

8

9

เมื่อคลิกปรากฎภาพและข้อความดังนี้

ตาราง Gibbs Energy of Formation, DGfo

9

เสียงบรรยาย

ค่านี้คล้ายกับ Enthalpy of Formation นะครับ เป็นการบอกว่าสารใดมีความเสถียรมากหรือน้อย ถ้ามีค่าเป็นลบมาก สารนั้นมีความเสถียรมากครับ


5979877

ตัวอย่างการคำนวณ DS และ DG

ตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2

ตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2

File : sc121_09_07.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

1

2

3

นักศึกษาสามารถคลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียด

4

5

6

นักศึกษาสามารถคลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียด

เรามาดูตัวอย่างการคำนวณ DU และ DH ประกอบด้วย ตัวอย่างที่หนึ่งและตัวอย่างที่สอง

และการคำนวณ DS และ DG ประกอบด้วย ตัวอย่างที่หนึ่งและ ตัวอย่างที่สอง

โดยสามารถคลิกที่ปุมเพื่อศึกษาได้

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ ให้แสดงเสียงบรรยายลำดับที่

  • เมื่อคลิกปุ่มตัวอย่างที่หนึ่งสีเขียวลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_08.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มตัวอย่างที่สองสีแดงลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_09.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มตัวอย่างที่หนึ่งสีส้มลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_10.swf

  • เมื่อคลิกปุ่มตัวอย่างที่สองสีน้ำเงินลิงค์ไปยังไฟล์File : sc121_09_11.swf

1

1

2

1

3

2

2

4

5

6

3

3

4

4

5

5

6

6


5979877

File : sc121_09_08.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

1

ตัวอย่างที่ 1: การคำนวณ DU และ DH

2

คำถาม หินปูน CaCO3ที่อยู่ในธรรมชาติมี 2 รูป คือ Calcite และ Aragonite โดย Aragonite พบอยู่ลึกกว่าการเปลี่ยนรูปจาก Calcite ไปเป็น Aragonite มีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในที่ SATP เท่ากับ +0.21 kJ mol-1 จงคำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีที่ SATP โดยกำหนดค่าความหนาแน่น Aragonite = 2.93 g cm-3และ Calcite = 2.71 g cm-3

วิธีการคำนวณ

3

DH = H(A) –H(C)

= {U(A) + PV(A)} - {U(C) + PV(C)}

= DU + P{V(A) – V(C)}

= DU + PDV

(MW = 100) 1 โมล A = 34 cm3, 1 โมล B = 37 cm3

4

5

DH =DU + PDV

= +0.21 kJ + {105 Pa x (34-37) x 10-6 m3}

= +209.7 J

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

นักศึกษาลองดูตัวอย่างการคำนวณ เดลต้ายู และ เดลต้าเอช

ซึ่งโจทย์มีดังนี้ หินปูน ที่มีสูตรทางเคมีว่า CaCO3ที่อยู่ในธรรมชาติมี 2 รูป คือ แคลไซด์ และ เอรากอนไนท์ โดย เอรากอนไนท์ พบอยู่ลึกกว่าการเปลี่ยนรูปจาก แคลไซด์ไปเป็น เอรากอนไนท์ มีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในที่ SATP เท่ากับ +0.21 กิโลจูนต่อโมล จงคำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีที่ SATP โดยกำหนดค่าความหนาแน่น ของเอรากอนไนท์ เท่ากับ 2.93 กรัมลูกบาศก์เซนติเมตร และแคลไซด์ เท่ากับ 2.71 กรัมลูกบาศก์เซนติเมตร วิธีการคำนวณเราสามารถหาได้ดังนี้

DH = H(A) –H(C)

= {U(A) + PV(A)} - {U(C) + PV(C)}

= DU + P{V(A) – V(C)}

= DU + PDV

(MW = 100) 1 โมล A = 34 cm3, 1 โมล B = 37 cm3

DH =DU + PDV

= +0.21 kJ + {105 Pa x (34-37) x 10-6 m3}

= +209.7 J

1

  • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงบรรยาย

  • แสดงสมการทีละบรรทัดตรงกับเสียงบรรยาย โดยให้คำถามขึ้นมาก่อนและปรากฏคำตอบตามมา

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • คลิก close ปรากฏFile : sc121_09_07.swf

2

1

1

2

2

3

3

5.1

4.3

5.2

4.1

4.4

4.2

5.1

4.2

4.1

4.3

4.4

5.2

3

4

4

5

5

4

5


5979877

File : sc121_09_09.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

ตัวอย่างที่ 2: การคำนวณ DU และ DH

1

คำถามปฏิกิริยาการเกิดแอมโมเนีย 1 โมล เป็นดังสมการ

ปฏิกิริยานี้มีการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี -46.1 kJ ที่298 K จงคำนวณการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของปฏิกิริยานี้

วิธีการคำนวณ

จากสมการ DH=DU + D(PV)=DU + D(n)RT

และD(n) = 1 – 3/2 – 1/2 = -1

DU= -46.1 kJ – (-1)RT

= -43.6 kJ

2

3

4

5

6

7

8

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

1

ปฏิกิริยาการเกิดแอมโมเนีย 1 โมลเป็นดังสมการนี้นะครับ

ปฏิกิริยานี้มีการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี -46.1 กิโลจูน ที่298 เควินครับจงคำนวณการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของปฏิกิริยานี้นะครับ

วิธีการคำนวณ

จากสมการ DH=DU + D(PV)=DU + D(n)RT

และD(n) = 1 – 3/2 – 1/2 = -1

DU= -46.1 kJ – (-1)RT

= -43.6 kJ

2

  • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงบรรยาย

  • แสดงสมการทีละบรรทัดตรงกับเสียงบรรยาย โดยให้คำถามขึ้นมาก่อนและปรากฏคำตอบตามมา

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • คลิก close ปรากฏFile : sc121_09_07.swf

3

1

1

2

2

4

3

3

5

4

4

6

5

5

7

6

6

8

7

7

8

8


5979877

File : sc121_09_10.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

1

ตัวอย่างที่ 1: การคำนวณ DS และ DG

2

จงคำนวณ DSo ของการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้

ก.DSo = So(NO) – 1/2 So(N2) - 1/2 So(O2)

= +210.65 – 1/2 (191.50) – 1/2 (205.03)

= +12.39 J K-1 mol-1

เอนโทรปีต่างกันเล็กน้อย เพราะสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์มีโครงสร้างคล้ายกัน

  • 1/2 N2(g) + 1/2 O2(g)  NO

3

3

4

ข.Ca(s) + 1/2 O2(g) CaO(s)

5

ค. 1/2 H2(g)  H(g

คลิกเลือกโจทย์เพื่อศึกษาการคำนวณ

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

1

นักศึกษาสามารถศึกษาตัวอย่างการคำนวณ เดลต้าเอส และ เดลต้าจีโดยการคลิกเลือกโจทย์ด้านบนนะครับ จงคำนวณ DSo ของการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้

ข้อ ก. มีการเปลี่ยนแปลงโดยเอนโทรปีต่างกันเล็กน้อย เพราะเพราะสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์มีโครงสร้างคล้ายกัน จากการคำนวณ

DSo = So(NO) – 1/2 So(N2) - 1/2 So(O2)

= +210.65 – 1/2 (191.50) – 1/2 (205.03)

= +12.39 J K-1 mol-1

ข้อ ข. เอนโทรปีลดลงเนื่องจากเปลี่ยนจากเปลี่ยนจากสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง จากการคำนวณดังนี้

DSo = So(CaO) – So(Ca) - 1/2 So(O2)

= +39.75 – 41.42 – 1/2 (205.03)

= -104.19 J K-1 mol-1

ข้อ ค. เอนโทรปีเพิ่มขึ้นเนื่องจากจำนวนอนุภาคเพิ่มขึ้น โดยสารตั้งต้นเป็นโมเลกุล แล้วจึงแยกเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นอะตอม จากการคำนวณดังนี้

DSo = So(H) – 1/2 So(H2)

= +114.60 – 1/2 (130.58)

= +49.32 J K-1 mol-1

  • แสดงข้อความ และเสียงบรรยายตามข้อที่ปรากฏ

  • เมื่อผู้เรียนคลิกคำถามข้อใดๆ ให้ปรากฏวิธีการคิดข้อนั้นๆ ขึ้นมา พร้อมเสียงบรรยาย

  • เมื่อคลิกปุ่มข้อกให้มีเสียงบรรยายลำดับที่ พร้อมขึ้นข้อความ

  • เมื่อคลิกปุ่มข้อกให้มีเสียงบรรยายลำดับที่ พร้อมขึ้นข้อความ

  • เมื่อคลิกปุ่มข้อกให้มีเสียงบรรยายลำดับที่ พร้อมขึ้นข้อความ

  • คลิก close ปรากฏFile : sc121_09_07.swf

2

3

3

3

3

4

4

3.1

3.2

4.1

4.2

5.1

3.3

5.2

5.3

4.3

4

5

5

5

4

ค.DSo = So(H) – 1/2 So(H2)

= +114.60 – 1/2 (130.58)

= +49.32 J K-1 mol-1

เอนโทรปีเพิ่มขึ้นเนื่องจากจำนวนอนุภาคเพิ่มขึ้น โดยสารตั้งต้นเป็นโมเลกุล แล้วจึงแยกเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นอะตอม

5

ข.DSo = So(CaO) – So(Ca) - 1/2 So(O2)

= +39.75 – 41.42 – 1/2 (205.03)

= -104.19 J K-1 mol-1

เอนโทรปีลดลงเนื่องจากเปลี่ยนจากสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง

4

5


5979877

File : sc121_09_11.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

ตัวแปรทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

ตัวอย่างที่ 2: การคำนวณ DS และ DG

1

คำถาม: การเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำจากของเหลวไปเป็นไอน้ำ ที่ความดัน 1 atmอุณหภูมิ 298.15 K

จงคำนวณหา DGo

= (-241.82) – (-285.83)

= 44.01 kJ mol-1

DSo= 188.72 – 69.91 = 118.81 J K-1 mol-1

DGo=DHo– TDSo

= 44012 – (118.81)(298.15) = 8590 J mol-1

DGoเป็นบวก การเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง และความดัน 1 atm

2

3

4

5

6

7

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

คำถามถามว่า การเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำจากของเหลวไปเป็นไอน้ำ ที่ความดัน 1 บรรยากาศอุณหภูมิ 298.15 เควินจงคำนวณหา DGoครับ

Goเป็นบวก การเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง และความดัน 1 บรรยากาศครับ จากคำถามนี้เราสามารถคำนวณได้ดังนี้

= (-241.82) – (-285.83)

= 44.01 kJ mol-1

DSo= 188.72 – 69.91 = 118.81 J K-1 mol-1

DGo=DHo– TDSo

= 44012 – (118.81)(298.15) = 8590 J mol-1

DGo เป็นบวก การเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง และความดัน 1 atm

1

  • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงบรรยาย

  • แสดงสมการทีละบรรทัดตรงกับเสียงบรรยาย โดยให้คำถามเมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • เมื่อมีเสียงบรรยายลำดับที่ แสดงข้อความลำดับที่

  • คลิก close ปรากฏFile : sc121_09_07.swf

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

5

4

5

6

6

5

6


5979877

File : sc121_09_12.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

นิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิกส์

(Thermodynamics)

  • ระบบ (System) คือ สิ่งที่เราสนใจ แบ่งย่อยเป็น

  • Isolated System พลังงานและมวลไม่เปลี่ยน

  • Closed System พลังงานเปลี่ยน มวลคงที่

  • Open System พลังงานและมวลเปลี่ยน

  • สิ่งแวดล้อม (Surrounding) คือ สิ่งอื่นๆ นอกจากระบบ

  • สเตทฟังก์ชั่น( State Function) คือ ฟังก์ชั่นที่ขึ้นกับสภาวะต้นและท้ายเท่านั้น ไม่ขึ้นกับวิธีการงาน และความร้อนไม่เป็นสเตทฟังก์ชั่น( State Function)

  • งาน (work, w) คือการออกแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ โดยมีหน่วยเดียวกับ พลังงาน

  • ความร้อน (Heat, q) คือ พลังงานการสั่นของอนุภาค

6

1

ระบบ (System)

2

สิ่งแวดล้อม (Surrounding)

7

สเตทฟังก์ชั่น( State Function)

3

8

งาน (work, w)

4

ความร้อน (Heat, q)

5

9

คลิกปุ่มเพื่อศึกษาการจำกัดนิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิก

10

10

10

การจำกัดนิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิกนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้จำกัดคำนิยามไว้แล้วนะครับ นักศึกษาลองคลิกเลือกปุ่มที่สนใจนะครับ

ระบบ คือ สิ่งที่เราสนใจ ซึ่งอาจแบ่งย่อยลงมาได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้ครับ ไอโซเลท ซิสเตม คือพลังงานและมวลไม่เปลี่ยนแปลงครับ ส่วน โครส ซิสเต็ม คือ พลังงานเปลี่ยน แต่มวลคงที่ และ โอเพน ซิศเต็ม คือ พลังงานและมวลเปลี่ยนแปลงครับ

สิ่งแวดล้อม คือ สิ่งอื่นๆ ที่นอกจากระบบครับ

สเตทฟังก์ชั่น คือ ฟังก์ชั่นที่ขึ้นกับสภาวะต้นและท้ายเท่านั้น ไม่ขึ้นกับวิธีการ ทั้งนี้ งานความร้อนนั้น ไม่เป็น สเตทฟังก์ชั่นครับ

งาน คือ การออกแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่โดยมีหน่วยเดียวกับพลังงานครับ

ความร้อน คือ พลังงานการสั่นของอนุภาค ครับ

1

  • เมื่อผู้เรียนคลิกปุ่มใดๆ ให้ปรากฏข้อความด้านขวามือในหัวข้อนั้นๆ พร้อมเสียงบรรยาย

  • เมื่อมีเสียงบรรยายว่า “การจำกัดนิยามของคำทางเทอร์โมไดนามิกนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้จำกัดคำนิยามไว้แล้วนะครับ นักศึกษาลองคลิกเลือกปุ่มที่สนใจนะครับ ” ปรากฏปุ่มไล่จากลำดับที่หนึ่งลงมาถึงลำดับที่ห้า

  • เมื่อคลิกปุ่มที่หนึ่งจะมีเสียงบรรยายว่า” ระบบ คือ สิ่งที่เราสนใจ ซึ่งอาจแบ่งย่อยลงมาได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้ครับ ไอโซเลท ซิสเตม คือพลังงานและมวลไม่เปลี่ยนแปลงครับ ส่วน โครส ซิสเต็ม คือ พลังงานเปลี่ยน แต่มวลคงที่ และ โอเพน ซิศเต็ม คือ พลังงานและมวลเปลี่ยนแปลงครับ ” แสดงข้อความลำดับทีหก

  • เมื่อคลิกปุ่มที่สองจะมีเสียงบรรยายว่า” สิ่งแวดล้อม คือ สิ่งอื่นๆ ที่นอกจากระบบครับ” แสดงข้อความลำดับทีเจ็ด

  • เมื่อคลิกปุ่มที่สี่สามจะมีเสียงบรรยายว่า” สเตทฟังก์ชั่นคือ ฟังก์ชั่นที่ขึ้นกับสภาวะต้นและท้ายเท่านั้น ไม่ขึ้นกับวิธีการ ทั้งนี้ งานความร้อนนั้น ไม่เป็น สเตทฟังก์ชั่นครับ” แสดงข้อความลำดับทีแปด

  • เมื่อคลิกปุ่มที่ห้าจะมีเสียงบรรยายว่า” งาน คือ การออกแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่โดยมีหน่วยเดียวกับพลังงานครับ” แสดงข้อความลำดับทีเก้า

  • เมื่อมีเสียงบรรยายว่า” ความร้อน คือ พลังงานการสั่นของอนุภาคครับ” แสดงข้อความลำดับทีสิบ

  • คลิก Next ปรากฏ File : sc121_09_13.swf

2

1

3

2

4

5

6

6

3

7

4

8

5

9


5979877

File : sc121_09_13.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

กฏของเทอร์โมไดนามิกส์(Law of Thermodynamics)

กฏข้อที่หนึ่งของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

(First Law of Thermodynamics)

1

กฏข้อที่สองของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

(Second Law of Thermodynamics)

2

กฏข้อที่สามของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

(Third Law of Thermodynamics)

3

นักศึกษาสามารถคลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียด

เทอร์โมไดนามิก มีกฎ 3 ข้อ ดังนี้

กฏข้อที่หนึ่งของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

กฏข้อที่สองของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

กฏข้อที่สามของกฏเทอร์โมโดนามิกส์

นักศึกษาสามารถคลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียดของกฏเทอร์โมไดนามิก

  • แสดงภาพ blackground

  • แสดงปุ่มข้อความให้สัมพันธ์กับเสียงบรรยาย

  • คลิก “First Law of Thermodynamics” link ไป File : sc121_09_14.swf

  • คลิก“Second Law of Thermodynamics” link ไป File : sc121_09_15.swf

  • คลิก “Third Law of Thermodynamics” link ไป File : sc121_09_16.swf

  • เมื่อพูด “นักศึกษา...” แสดง Prompt ให้สามารถลิงค์เข้าสู่เนื้อหาได้

  • คลิก Next ปรากฏFile : sc121_09_17.swf

1

2

3

1

2

3


5979877

File : sc121_09_14.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

กฏของเทอร์โมไดนามิกส์(Law of Thermodynamics)

  • กฏข้อที่หนึ่งของกฏเทอร์โมโดนามิกส์ (First Law of Thermodynamics)

กล่าวว่า “พลังงานไม่สูญหาย แต่เปลี่ยนรูปได้ ”

7

4

DU = q + w

1

2

8

5

3

9

6

Gas

Gas

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

จากสมการ DU = q + w จะนำไปสู่กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์ครับ นั่นคือ พลังงานไม่สูญหาย แต่เปลี่ยนรูปได้ และจะพบว่าระบบที่มีพลังงานต่ำกว่าจะมีความเสถียรกว่าด้วยครับ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงที่มีพลังงานลดลงเกิดขึ้นครับ คือDU เป็นลบนะครับ จึงเกิดขึ้นได้ดีกว่าการเปลี่ยนแปลงที่มีพลังงานสูงขึ้นครับ คือ DU เป็นบวกนะครับ

กฎข้อที่หนึ่งเทอร์โมไดนามิกส์ที่ว่า จากสมการ DU = q + w ในการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีนั้น ถ้าเอาฉนวนความร้อนหุ้มระบบจนไม่มีความร้อนเข้าออกได้ q = 0 ครับ เรียกระบบนี้ว่า เอดิอะบาร์ติก ครับ การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในทำได้โดยการให้งานเข้าออกจากระบบ ซึ่งระบบหดหรือขยายตัว ทำให้พลังงานภายในเปลี่ยน เราจะเขียนได้เป็น DU = w ครับ

ในกรณีแก๊ส เนื่องจาก w คำนวณได้จากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่ความดันคงที่ w = PDV ครับ ดังนั้น ถ้าให้ระบบมีปริมาตรคงที่ w จะมีค่าเป็น 0 นะครับ และได้การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน เกิดจากการให้ความร้อนเข้าออกที่ปริมาตรคงที่ครับ สามารถเขียนสมการได้เป็น DU = qVครับ

  • ลำดับที่ 1-3 แสดงแอนิเมชั่น ดังนี้

  • ปรากฏสมการขึ้นมาก่อน

  • แล้วมีลูกศรปรากฏขึ้นมา

  • ให้รูปปรากฏโดย เน้นให้มีแรงกดที่ต่างกัน โดยให้ State 1 มีแรงกดน้อยกว่า State 2

  • ลำดับที่ 4-6 ปรากฏสมการและเสียงบรรยายขึ้นมา ตามสีที่กำหนดไว้

  • ลำดับที่ 7-9 ปรากฏสมการและเสียงบรรยายขึ้นมา ตามสีที่กำหนดไว้

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_12.swf

1

1

2

3

4

5

6

8

7

9

7

8

9

4

5

6


5979877

File : sc121_09_15.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

กฏของเทอร์โมไดนามิกส์(Law of Thermodynamics)

  • กฏข้อที่สองของกฏเทอร์โมโดนามิกส์ (Second Law of Thermodynamics)

กล่าวว่า “ในการกำหนดค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวม เท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีระบบและการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของสิ่งแวดล้อม”

การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้

การกำหนดค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวม (DStotal)

สามารถเขียนสมการได้ดังนี้

การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้เอง

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

สำหรับกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์นั้น ในการกำหนดค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวม เท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีระบบและการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของสิ่งแวดล้อมครับ ซึ่งจะได้ค่าดังนี้ครับ เอนโทรปีรวม เท่ากับ เอนโทรปีของระบบบวกกับเอนโทรปีของสิ่งแวดล้อม และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้เองของเอนโทรปีรวมจะมากกว่าศูนย์ครับ ส่วนการเปลี่ยนแปลงผันกลับได้ของเอนโทรปีรวมเท่ากับศูนย์ครับ

  • แสดงภาพและข้อความให้สัมพันธ์กับเสียงบรรยาย

  • เมื่อพูด “ในการกำหนด...” ปรากฎชุดสมการด้านซ้ายมือ โดยกระพริบเน้นให้ Sync กับเสียง จากนั้น Fade out

  • เมื่อพูด “และการเปลี่ยนแปลง...” ปรากฎชุดสมการด้านขวามือ

  • เมื่อพูด “เอนโทรปีรวมมากกว่าศูนย์..” Motion ลูกศรสีเขียววิ่งชนที่เส้นคั่นขึ้น แล้วปรากฎข้อความสูตร DSTotal > 0

  • เมื่อพูด “ส่วนการเปลี่ยนแปลง..” Motion ลูกศรสีแดงวิ่งชนที่เส้นคั่นลง แล้วปรากฏข้อความสูตร DSTotal = 0

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_12.swf


5979877

File : sc121_09_16.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

กฏของเทอร์โมไดนามิกส์(Law of Thermodynamics)

  • กฎข้อที่สามของกฎเทอร์โมโดนามิกส์ (Third Law of Thermodynamics)

กล่าวว่า “ที่อุณหภูมิศูนย์องศาเคลวิน เอนโทรปีของสารบริสุทธิ์ทุกชนิดที่สภาวะผลึกสมบูรณ์แบบ มีค่าเป็น 0 ”

ภาพเทอร์มิเตอร์ที่ ศูนย์เคลวิน

ภาพเทอร์มิเตอร์ที่ 298เคลวิน

ที่อุณหภูมิ 0 K เอนโทรปีของสารบริสุทธิ์ทุกชนิดที่สภาวะผลึกสมบูรณ์แบบ มีค่าเป็น 0 ด้วย กฎข้อนี้ทำให้ค่าเอนโทรปีสัมบูรณ์มีความหมาย

ค่าเอนโทรปีสัมบูรณ์ที่ 298 K เป็นค่าเฉพาะของสารที่บอกว่าอนุภาคของสารมีความยุ่งเหยิงเท่าใด

คลิก Close ปิดหน้าต่าง

กฎข้อที่สามของเทอร์โมไดนามิกส์นั้น กล่าวว่าที่อุณหภูมิศูนย์องศาเคลวิน เอนโทรปีของสารบริสุทธิ์ทุกชนิดที่สภาวะผลึกสมบูรณ์แบบ มีค่าเป็นศูนย์ครับ ซึ่งกฎข้อนี้ทำให้ค่าเอนโทปีสัมบูรณ์มีความหมาย โดยค่าเอนโทรปีสัมบูรณ์ที่ 298 เคลวิน เป็นค่าเฉพาะของสารที่บอกว่าอนุภาคของสารทีความยุ่งเหยิงเท่าใดครับ

  • แสดงภาพและข้อความให้สัมพันธ์กับเสียงบรรยาย

  • เมื่อพูด “ที่อุณหภูมิ...”ปรากฎภาพเทอร์โมมิเตอร์ กระพริบเน้นที่ศูนย์องศาเคลวิน จากนั้น Fade in ภาพสารตกผลึก

  • เมื่อพูด “ค่าเอนโทรปีสัมบูรณ์ที่..” ปรากฎปรากฎภาพเทอร์โมมิเตอร์ กระพริบเน้นที่ 298 องศาเคลวินปรากฏภาพความยุ่งเหยิงของสาร

  • คลิก close ปรากฏ File : sc121_09_12.swf


5979877

File : sc121_09_17.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

Calorimeter

เครื่องมือใช้วัดพลังงานความร้อนของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี มี 2 แบบ

Adiabatic Calorimeter

Bomb Calorimeter

Adiabatic Calorimeter

เป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่ความดันคงที่ ได้ DH

Bomb Calorimeter

เป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่ปริมาตรคงที่ ได้ DU

เครื่องแคลอริมิเตอร์ที่ใช้ทำน้ำแข็งเครื่องแรกของโลกที่ใช้ในฤดูหนาวในปี 1782-83 โดย Antoine Lavoisier และ Pierre-Simon Laplace,

Simon Hess

สามารถคลิกปุ่มเพื่อศึกษารายละเอียดและ Simon Hess ได้รายละเอียดของ Calorimeter ไว้บางประการ

แคลอริมิเตอร์ คือ เครื่องมือที่ใช้วัดพลังงานความร้อนที่เปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี ซึ่งมีด้วยกัน 2 แบบนะครับ

บอมบ์ ตารอมิเตอร์ เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่ปริมาตรคงที่ เราสามารถเขียนได้ว่า เดต้ายู ครับ

แบบที่ 2 คือ เอดิอะบาร์ติก คารอมิเตอร์ เป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่ความดันคงที่ครับ

สำหรับกฎของเฮสส์นั้น เขาได้ใช้กฎข้อที่ 1 และ เทอร์โมเคมิสทรี้ ในการพิจารณาปฏิกิริยาที่มีหลายขั้นตอนครับ และเขาได้พบว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยารวม เท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาย่อยทุกขั้น ซึ่งใช้ในการคำนวณปฏิกิริยาที่ทดลองได้ยาก หรือใช้ คาลอลีมิเตอร์ ไม่ได้ครับ

  • แสดงภาพและข้อความให้สัมพันธ์กับเสียงบรรยาย

  • เมื่อผู้เรียนคลิกรูป “Bomb Calorimeter” ให้นำเสนอแบบ Flash Card ปรากฏข้อความพร้อมเสียงบรรยาย

  • เมื่อผู้เรียนคลิกรูป “Adiabatic Calorimeter” ให้นำเสนอแบบ Flash Card ปรากฎข้อความพร้อมเสียงบรรยาย

  • เมื่อคลิกรูป Simon แสดงกล่องข้อความขึ้นมา และเสียงบรรยายขึ้นมา

  • คลิก Next ปรากฏ File : sc121_09_Exercise_01.swf

เสียงของ Bomb Calorimeter เดังนี้

เสียงของ Adiabatic Calorimeter เดังนี้

การแสดงหน้าจอ เมื่อคลิก Simon Hess เดังนี้

เสียงของ Simon Hess เดังนี้

Simon Hess

การใช้กฎข้อที่ 1 และ Thermochemistry พิจารณาปฏิกิริยาที่มีหลายขั้นตอน พบว่า การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยารวม เท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาย่อยทุกขั้น ซึ่งใช้ในการคำนวณปฏิกิริยาที่ทดลองได้ยากหรือใช้ Calorimeter ไม่ได้


5979877

File : sc121_09_Exercise_01.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ

  • แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ

จงเลือกข้อที่ถูกต้องและคลิกหน้าคำตอบที่คิดว่าถูกต้อง

  • ข้อ 1 DHและ DU ในกระบวนการต่อไปนี้เท่ากันหรือไม่ (สมมุติให้ความดันคงที่)

  • NH4HS  NH3(g) + H2S(g) ที่ 25oC

  • H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g) ที่ 25oC

  • CO2(s)  CO2(g) ที่ -78oC

  • AgNO3(aq) + Nacl(aq) AgCl(s)+NaNO3(aq)

  • เท่า

  • เท่า

  • เท่า

  • เท่า

  • ไม่เท่า

  • ไม่เท่า

  • ไม่เท่า

  • ไม่เท่า

คลิกปุ่ม Submit

None

  • แสดงข้อความให้ตรงกับเสียงบรรยาย

  • สามารถให้ผู้เรียน คลิกเลือกคำตอบได้

  • เมื่อผู้เรียนกด Submit ให้เฉลยด้านหลังในแต่ละข้อ โดยปรากฏเครื่องหมาย ถูก และ ผิด

  • ข้อ 1 ตอบ ไม่เท่า

  • ข้อ 2 ตอบ เท่า

  • ข้อ 3 ตอบ ไม่เท่า

  • ข้อ 4 ตอบ เท่า

  • ถ้าผู้เรียนคลิกปุ่ม Submit โดยยังทำไม่ครบทุกข้อ

  • ถ้าผู้เรียนคลิกปุ่ม Submit ให้ปรากฏป๊อบบอกว่ากรุณาทำให้ครบทุกข้อก่อนจึงคลิกปุ่ม Submit

  • ถ้าผู้เรียนคลิกปุ่ม Submit เมื่อทำเสร็จแล้ว

  • ถ้าถูกหมดให้แสดงป๊อบอัพว่าเก่งมาก

  • ถ้าผิดให้แสดงป๊อบอัพบอกว่าท่านยังตอบไม่ถูกคำตอบที่ถูกแสดงหน้าข้อแล้ว

  • คลิก Next ปรากฏ File : sc121_09_Exercise_02.swf

ทำให้ครบทุกข้อก่อนนะครับ

ท่านยังตอบไม่ถูกคำตอบที่ถูกแสดงหน้าข้อแล้วกรุณากลับไปศึกษาเนื้อหาในส่วนนี้เพิ่มเติมอีกครั้ง

เก่งมากครับ

ท่านตอบถุกทุกข้อ


5979877

File : sc121_09_Exercise_02.swf

หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา

แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ

  • แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ

จงคำนวณและใส่คำตอบที่ถูกต้องลงในช่องว่าง

ข้อ 2ในการเผาไหม้แก็สอีเทน (C2H6) บอมบ์คาลอริมิเตอร์ครั้งหนึ่ง พบว่าถ้าใช้บอมบ์ที่มีประจุความร้อน

837 J/K บรรจุน้ำ 1,200 g (น้ำมีความร้อนจำเพาะ 4.18 J/k) อุณหภูมิเปลี่ยนจาก 25oCเป็น 33.84oC

จงคำนวณความร้อนที่บอมบ์และน้ำดูดเข้าไป

kJ

คลิกปุ่ม Submit

None

  • ปรากฏข้อคำถามและมีช่องว่างไว้ให้ผู้เรียนเลือกคำตอบ

  • ถ้าผุ้เรียนคลิกปุ่มSumbit ก่อนเติมคำลงในช่องว่างจะปรากฏป๊อบอัพว่า เติมคำตอบลงในช่องว่างก่อน

  • เมื่อผู้เรียนตอบแล้ว จึงปรากฏปุ่ม Submit เมื่อผู้เรียนกดปุ่ม ปรากฏลักษณะดังนี้

  • ในกรณีที่ตอบถูกจะปรากฏ prompt เป็นเครื่องหมายถูกและข้อความว่า “เก่งมากครับ ท่านทำข้อนี้ได้ถูกต้อง ” และแสดงปุ่มเฉลยเพื่อให้ผู้เรียนคลิกดูคำตอบที่ถูกต้อง

  • ในกรณีที่คิดผิดจะปรากฏ prompt เป็นเครื่องหมายผิดและข้อความว่า “ท่านทำข้อนี้ไม่ถูกต้อง กรุณากลับไปศึกษาเนื้อหาในส่วนนี้เพิ่มเติมอีกครั้ง” และแสดงปุ่มเฉลยเพื่อให้ผู้เรียนคลิกดูคำตอบที่ถูกต้อง

  • (คำตอบที่ถูกต้องคือ 51.74 kJ)

เก่งมากครับ

ท่านทำข้อนี้ได้ถูกต้อง

คลิกเพื่อดูเฉลย

ท่านทำข้อนี้ไม่ถูกต้อง

กรุณากลับไปศึกษาเนื้อหาในส่วนนี้เพิ่มเติมอีกครั้ง

คลิกเพื่อดูเฉลย

เติมคำตอบลงในช่องว่างก่อนนะครับ

คำตอบที่ถูกต้องคือ 51.74 kJ


  • Login