Thermodynamics-Physical Chemistry-CHM 4201-Lecture 7-8- Law of energy

Topics: Thermodynamics
Subject: Chemistry
Subject Code: CHM 4201
Lecturer: Mr. Jahedul Islam  
Lecture No- 07-08
Download Link

Thermodynamics

Thermodynamics: Rub your hands together for 15 seconds. Are your hand worm? This is Thermal Energy. 

• The study of the effects of work, heat flow, and energy on a system or the study of energy relationships that involve heat, mechanical work, and other aspects of energy and heat transfer.
• Movement of thermal energy.
• Engineers use thermodynamics in systems ranging from nuclear power plants to electrical components. 

Thermal Energy versus Temperature

• Thermal Energy is kinetic energy in transit from one object to another due to temperature difference. (Joules)
• Temperature is the average kinetic energy of particles in an object – not the total amount of kinetic energy particles. (Degrees)

Temperature Scales

• Matter is made up of molecules in motion (kinetic energy)
• An increase in temperature increases motion
• A decrease in temperature decreases motion
• Absolute Zero occurs when all kinetic energy is removed
• from an object 0 K = -273° C

Thermodynamic Equilibrium: Thermal equilibrium is obtained when touching objects within a
system reach the same temperature after a particular time.

Law of energy conservation

• Thermal energy can change form and location, but it cannot be created or destroyed.
• Thermal energy can be increased within a system by adding thermal energy (heat) or by performing work in a system.

Thermal energy flows from hot to cold

When you touch a frozen pizza with your hand, thermal energy flows in what direction?

Hand → Pizza

When you touch a cooked pizza with your hand, thermal energy flows in what direction?

Pizza → Hand

Thermal Energy (heat) Transfer

The transfer or movement of thermal energy Most common types of transfer-

1. –Conduction 
2. –Convection 
3. –Radiation  

Conduction: The transfer of thermal energy within an object or between objects from molecule to molecule.

• A metal spoon placed in a hot cup of soup will feel warm to your hand. The heat from the soup is conducted through the spoon.

Convection: The transfer of thermal energy by movement of fluid (liquid or gas )

Radiation: The process by which energy is transmitted through a medium, including empty space, as electromagnetic waves 

The 0th Law

If:

◦Objects A and B are the same temperature,

◦Objects B and C are the same temperature,

—Then:

◦Objects A and C are the same temperature 

1st Law of Thermodynamics

The total sum of all energy in an isolated system will never increase or decrease. 

—“Law of conservation of energy.”

—Energy cannot be created or destroyed, only transfer forms.

 2nd Law of Term

If tow objects are not the same temperature then: 

• Heat will always flow from high to low temperatures
• Hot Object will decrease in temperature and cold object will increase in temperature until they are both the same temperature until they are both the same temperature. 

Entrophy: Entropy is the measure of how evenly distributed heat is within a system.

 - A system tends to go from order to disorder. 

• Firewood has low entropy (molecules in order) when stacked and high entropy when burning (molecules in disorder)
• THe total amount of energy in the world does not change but the availability of that energy constantly decreases

2nd law of therm. says that nature always goes form order to disorder.

3rd law of thermodynamics

"Absulute zero" is a state of zero motion.

• Absolute zero is a temperature that an object can get arbitarily close to but never attain.
• It is impossible to lower the temperature of an object.
• This means absolutely no entropy
• So, It can't be reached.
• Ct to absolute zero in a fiite number of steps.
• Exothermic process is any process that gives off heat transfers thermal energy from the system to the surroundings

2H2(g)  + O2(g) --------------->2H2O(i)+ Energy

H2O(g)---------------->H2O(i)+ Energy

Endothermic proces is any process in which heat has to be supplied to the system from the surroundings.

energy + 2HgO(s)---------> 2Hg(i) + O2(g) 

energy + H2O(s)----------->  H2O(i) 

Enthalpy: Enthalpy(H) is used to quatify the heat flow into or out of a system in a process that occurs at constant pressure

🔺H = H(products) - H (reactants)

DH = Heat given off or absorbed durig a reaction at constant pressure

🔺H = Hfinal - Hinitial

Chemical Equilibrium: chemical equilibrium is a state of a system when reaction rates in both direction are equal. Equilibrium is a dynamic rather than static process. 

• Reactant and product concentrations remain constant.
• At equilibrium:      rateforward= ratereverse
• Does not limit time. 

তাপগতিবিদ্যা

থার্মোডায়ামিক্স: 15 সেকেন্ডের জন্য আপনার হাত একসাথে ঘষা। আপনার হাতের কীট আছে? এই তাপ শক্তি

     তাপ, যান্ত্রিক কাজ এবং শক্তি এবং তাপ স্থানান্তর অন্যান্য দিক জড়িত একটি সিস্টেমের উপর কাজ, তাপ প্রবাহ এবং শক্তি প্রভাব গবেষণা বা শক্তি সম্পর্ক অধ্যয়ন অধ্যয়ন।
     তাপ শক্তি আন্দোলন
     প্রকৌশলী পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে বিদ্যুৎ উপাদান থেকে সিস্টেমের মধ্যে তাপবিদ্যায় ব্যবহার করেন।

থার্মাল শক্তি বনাম তাপমাত্রা

     তাপমাত্রা শক্তি তাপমাত্রা পার্থক্য কারণে এক বস্তুর থেকে ট্রানজিট মধ্যে গতিসম্পন্ন শক্তি অন্য হয়। (Joules)
     তাপমাত্রা একটি বস্তুর কণার গড় গতিশীল শক্তির - গতিবেগ শক্তির মোট পরিমাণ নয়। (ডিগ্রী)

বিষয় গতিতে অণু গঠিত (গতিবিজ্ঞান শক্তি)
    তাপমাত্রা বৃদ্ধির গতি বৃদ্ধি
    তাপমাত্রায় কমে যাওয়া গতি হ্রাস পায়
    নিখুঁত শূন্য যখন সমস্ত গতিসম্পন্ন শক্তি সরানো হয়
    একটি বস্তুর থেকে 0 কে = -273 ° C
Thermodynamic ভারসাম্যের: তাপীয় সাম্যাবস্থা প্রাপ্ত হয় যখন একটি মধ্যে বস্তু স্পর্শসিস্টেম একটি নির্দিষ্ট সময় পরে একই তাপমাত্রা পৌঁছানোর।শক্তি সংরক্ষণ আইন

    থার্মাল শক্তি ফর্ম এবং অবস্থান পরিবর্তন করতে পারে, কিন্তু এটি তৈরি বা ধ্বংস করা যাবে না।
    তাপ শক্তি (তাপ) যোগ করে বা একটি সিস্টেমের কাজ করে একটি সিস্টেমের মধ্যে তাপ শক্তি বৃদ্ধি করা যেতে পারে।
তাপ থেকে গরম ঠান্ডা থেকে প্রবাহিত

যখন আপনি আপনার হাত দিয়ে একটি হিমায়িত পিজা স্পর্শ করেন, তখন কোন দিক দিয়ে তাপীয় শক্তি প্রবাহিত হয়?
হাত → পিজা
যখন আপনি আপনার হাতে একটি রান্না করা pizza স্পর্শ করবেন, তখন কোন দিক দিয়ে তাপীয় শক্তি প্রবাহিত হবে?

পিজা → হাত
তাপীয় শক্তি (তাপ) স্থানান্তর
তাপ শক্তি স্থানান্তর বা আন্দোলন সবচেয়ে সাধারণ ধরনের স্থানান্তর-

    ?? -প্রবাহ
    ?? পরিচলন
    ?? বিকিরণ
সঞ্চলন: একটি বস্তুর মধ্যে বা অণুর থেকে অণু থেকে বস্তুর মধ্যে তাপ শক্তি স্থানান্তর।


    একটি গরম কাপ স্যুপে রাখা একটি মেটাল চামচ আপনার হাত গরম মনে হবে। স্যুপ থেকে তাপ চিমটি মাধ্যমে পরিচালিত হয়।


কনভেশন: তরল (তরল বা গ্যাস) দ্বারা সঞ্চালিত তাপ শক্তি স্থানান্তর
বিকিরণ: ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ হিসাবে খালি স্থান সহ একটি মাধ্যম মাধ্যমে শক্তি প্রেরণ করা হয় যার দ্বারা প্রক্রিয়া
0 তম আইন
এমন:
◦ ওবাবা A এবং B একই তাপমাত্রা,
◦ বিভাজন B এবং C হল একই তাপমাত্রা,
তারপর ??:
◦ অজেক্টস A এবং C হল একই তাপমাত্রা

থার্মোডায়মিক্সের প্রথম আইন
একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের মধ্যে সব শক্তি মোট পরিমাণ বৃদ্ধি বা হ্রাস করবে না।
?? "শক্তি সংরক্ষণ আইন।"
? শক্তি তৈরি বা ধ্বংস করা যাবে না, শুধুমাত্র স্থান রূপান্তর
 টার্ম দ্বিতীয় আইন

তাপবিদ্যুতের তৃতীয় আইন
"শূন্য শূন্য" শূন্য গতির একটি রাষ্ট্র।

    পরম শূন্য একটি তাপমাত্রা যে একটি বস্তু আকাট আর্কাইভ পেতে পারে কিন্তু অর্জন না।
    একটি বস্তুর তাপমাত্রা কমিয়ে আনা অসম্ভব।
    এটি সম্পূর্ণরূপে কোন এনট্রপি মানে
    সুতরাং, এটি পৌঁছাতে পারবেন না।
    সিটি একটি নিখুঁত ধাপে শূন্য পরম নিখুঁত।
    এক্সোথারমিক প্রসেসটি যে কোন প্রক্রিয়া যা সিস্টেম থেকে তাপের তাপকে তাপস্থানে স্থানান্তর করে দেয়
2 H2 (g) + O2 (g) ---------------> 2H2O (i) + শক্তি
H2O (g) ----------------> H2O (i) + শক্তি
এন্ডোথেরিক প্রসেস হল এমন কোন প্রক্রিয়া যেখানে তাপকে সিস্টেম থেকে সরবরাহ করা হয়।
শক্তি + 2 এইচজিও (গুলি) ---------> 2 এইচজি (i) + O2 (g)
শক্তি + H2O (গুলি) -----------> H2O (i)এনথালপি: ইথ্যাল্পি (এইচ) তাপমাত্রার প্রবাহকে একটি প্রক্রিয়ায় ধ্রুব চাপে দেখা যায় এমন সিস্টেমের মধ্যে বা বাইরে বের করে দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়
🔺 এইচ = এইচ (পণ্য) - এইচ (প্রতিক্রিয়া)

DH = তাপ দেওয়া বা ধীরে ধীরে ধ্রুব চাপে একটি প্রতিক্রিয়া durig
🔺 এইচ = Hfinal - Hinitial

রাসায়নিক সমতুল্য: উভয় দিকের প্রতিক্রিয়া হার সমান হয় যখন রাসায়নিক সামঞ্জস্য একটি সিস্টেম একটি রাষ্ট্র। ভারসাম্য স্ট্যাটিক প্রক্রিয়াের পরিবর্তে একটি গতিশীল।


    প্রতিক্রিয়াশীল এবং পণ্য ঘনত্ব ধ্রুবক থাকা।
    ভারসাম্য: হারের উপরে = রেটরেভার
    সময় সীমাবদ্ধ না