AP Chemistry

quá trình thuận nghịchreversible process

reversible processVietnamese: quá trình thuận nghịch

Còn gọi:Also called: phản ứng thuận nghịch · reversible reaction · quá trình có thể đảo ngược

Quá trình thuận nghịch là quá trình có thể đảo ngược hoàn toàn bằng một thay đổi vô cùng nhỏ, đưa cả hệ và môi trường trở về trạng thái ban đầu.A reversible process is one that an infinitesimal change can run backward completely, returning both the system and the surroundings to their original states.

Trực giác: Hãy tưởng tượng bạn đẩy một hộp không ma sát lên dốc bằng bậc thang cực nhỏ, rồi buông tay nhẹ - hộp trượt lùi về vị trí cũ, đồng thời toàn bộ công bạn bỏ ra được hoàn lại nguyên vẹn, đưa cả bạn và hộp về trạng thái như chưa từng đẩy.Intuition: Picture pushing a frictionless box up a ramp in vanishingly small steps, then easing off: the box slides back to where it started and every bit of work you put in comes back to you, leaving you and the box exactly as if the push had never happened.

Công thức chínhKey formula

\Delta S = \frac{q_{\text{rev}}}{T}

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Quá trình thuận nghịch là quá trình nhiệt động lực học lý tưởng đi qua các trạng thái cân bằng, sao cho một biến đổi vô cùng nhỏ có thể đảo chiều và khôi phục cả hệ lẫn môi trường. Quá trình này giữ tổng entropy của hệ và môi trường không đổi, đồng thời cho công cực đại mà hệ có thể sinh ra trong điều kiện tương ứng.

Khái niệm này mô tả cách hệ chuyển trạng thái, không đồng nghĩa với phản ứng thuận nghịch ở cân bằng động.

A reversible process is an idealized thermodynamic process that passes through a continuous series of equilibrium states, so that an infinitesimally small change reverses its direction and restores both the system and the surroundings. Such a process leaves the total entropy of system plus surroundings unchanged, and it delivers the maximum work the system can do under the given conditions.

The term describes how a system moves between states; it does not mean the same thing as a reversible reaction at dynamic equilibrium.

Ký hiệuNotation

\Delta G

w_{\text{rev}}

q_{\text{rev}}

\Delta G

w_{\text{rev}}

q_{\text{rev}}

Đơn vịUnitsJ, J/KJ, J/K

Công thức chi tiếtFormula details2 công thức2 formulas

\htmlClass{fp-2}{\Delta S = \htmlClass{fp-1}{\frac{\htmlClass{fp-0}{q_{\text{rev}}}}{T}}}

\htmlClass{fp-2}{\Delta S = \htmlClass{fp-1}{\frac{\htmlClass{fp-0}{q_{\text{rev}}}}{T}}}

Dùng để tính biến thiên entropy của hệ khi trao đổi nhiệt thuận nghịch ở nhiệt độ không đổi.Use this to find the entropy change of a system that exchanges heat reversibly at constant temperature.

Trong đóWhere

\Delta S

độ biến thiên entropy của hệ — J/Kchange in entropy of the system — J/K

q_{\text{rev}}

nhiệt trao đổi trong quá trình thuận nghịch — Jheat exchanged in a reversible process — J

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

\htmlClass{fp-3}{w_{\text{rev}} = \htmlClass{fp-2}{-nRT\ln\htmlClass{fp-1}{\htmlClass{fp-0}{\frac{V_2}{V_1}}}}}

\htmlClass{fp-3}{w_{\text{rev}} = \htmlClass{fp-2}{-nRT\ln\htmlClass{fp-1}{\htmlClass{fp-0}{\frac{V_2}{V_1}}}}}

Dùng để tính công khi khí lý tưởng giãn hoặc nén thuận nghịch, đẳng nhiệt.Use this to find the work for the reversible, isothermal expansion or compression of an ideal gas.

Trong đóWhere

w_{\text{rev}}

công của quá trình thuận nghịch — Jwork in a reversible process — J

n

số mol khímoles of gas

R

hằng số khí lý tưởng — J/(mol·K)ideal gas constant — J/(mol·K)

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

V_1

thể tích ban đầu — Linitial volume — L

V_2

thể tích cuối — Lfinal volume — L

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Quá trình thuận nghịch không đồng nghĩa với phản ứng thuận nghịch.

Khái niệm thứ nhất mô tả cách hệ chuyển trạng thái; khái niệm thứ hai mô tả hai chiều phản ứng.

Quá trình thuận nghịch chỉ là mô hình lý tưởng.

Các bước vô cùng nhỏ cho phép đảo chiều; quá trình thực tế chỉ có thể tiến gần mô hình này. Mô hình xác định giới hạn trên của công.

Không chia nhiệt của quá trình bất thuận nghịch cho nhiệt độ để tính entropy.

Vì entropy là hàm trạng thái, ở nhiệt độ không đổi hãy dùng nhiệt của đường thuận nghịch nối cùng hai trạng thái.

A reversible process is not the same thing as a reversible reaction.

The first describes how a system moves between states; the second describes a reaction running in two directions.

A reversible process is only an idealized model.

Infinitesimal steps are what make reversal possible, so real processes can only approach this limit, which sets the upper bound on work.

Never divide the heat of an irreversible process by temperature to get entropy.

Entropy is a state function, so at constant temperature use the heat along a reversible path between the same two states.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Phân biệt entropy của vũ trụ với entropy của hệ.

Quá trình thuận nghịch có $\Delta S_{\text{universe}}=0$ ; quá trình tự diễn biến, bất thuận nghịch có $\Delta S_{\text{universe}}>0$ . Entropy riêng của hệ vẫn có thể giảm.

Không dùng tính thuận nghịch để kết luận phản ứng tự diễn biến.

Khi đề xét $\Delta G$ , hãy dựa vào dấu của $\Delta H$ , $\Delta S$ và $\Delta G$ . Với công do hệ sinh ra, đường thuận nghịch cho giá trị cực đại.

Distinguish the entropy of the universe from the entropy of the system.

A reversible process has $\Delta S_{\text{universe}}=0$ , while a spontaneous, irreversible process has $\Delta S_{\text{universe}}>0$ ; the system's own entropy may still decrease.

Don't use reversibility to conclude that a reaction is spontaneous.

When a question involves $\Delta G$ , argue from the signs of $\Delta H$ , $\Delta S$ , and $\Delta G$ ; for work done by the system, the reversible path gives the maximum value.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

1824Sadi CarnotRudolf ClausiusJosiah Willard GibbsConstantin Carathéodory

Năm 1824, Sadi Carnot đưa ra quá trình thuận nghịch để xác định giới hạn hiệu suất của máy nhiệt.

In 1824, Sadi Carnot introduced the reversible process to establish the efficiency limit of heat engines.

Vì sao mang đúng cái tên này? Tên gọi bắt nguồn từ dấu hiệu nhận biết của loại quá trình này: chỉ cần một thay đổi vô cùng nhỏ ở điều kiện bên ngoài là chiều diễn biến đảo ngược lại. Do đó hệ luôn nằm sát trạng thái cân bằng, và đường đi có thể lần ngược từng bước một mà không để lại dấu vết nào trong môi trường — đúng nghĩa "đảo ngược được". Từ entropy mà Clausius đặt năm 1865 cũng đi cùng câu chuyện này: ông lấy chữ Hy Lạp τροπή nghĩa là "sự biến đổi", vì đại lượng ấy chính là thứ phân biệt quá trình thuận nghịch với quá trình không thuận nghịch (irreversible process). Vì vậy, cặp thuật ngữ này không mô tả một thí nghiệm cụ thể nào mà mô tả một giới hạn lý tưởng, và đó là lý do sách giáo khoa luôn nhấn mạnh rằng mọi quá trình thực tế đều không thuận nghịch.

Nguồn đối chiếuSources

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termGiới thiệu về entropyỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termNăng lượng tự do Gibbs và tính tự diễn biến nhiệt độngỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termChiều của phản ứng thuận nghịchCân bằng · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstcân bằngequilibrium entropyentropy

Dẫn tớiLeads topin galvanigalvanic cell

Liên quanRelatedtính bất thuận nghịchirreversible (sắp có)(coming soon)định luật thứ hai của nhiệt động lực họcsecond law of thermodynamics (sắp có)(coming soon)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

tính bất thuận nghịch (irreversible)irreversible

Khác nhau ở đâuHow they differQuá trình thuận nghịch đảo ngược hoàn toàn mà không để lại thay đổi cho vũ trụ. Quá trình bất thuận nghịch không thể tự trở về trạng thái ban đầu.

Hay nhầm khiMixed up whenKhi đề hỏi về dấu của ΔS_vũ trụ hoặc yêu cầu phân biệt quá trình lý tưởng và quá trình thực tế.

quá trình thuận lợi về mặt nhiệt động học (thermodynamically favored process)thermodynamically favored process

Khác nhau ở đâuHow they differQuá trình thuận nghịch là quá trình lý tưởng đi qua chuỗi trạng thái cân bằng. Quá trình thuận lợi là quá trình tự xảy ra theo chiều ΔG < 0.

Hay nhầm khiMixed up whenKhi đề dùng từ 'thuận' và thí sinh nhầm giữa thuận nghịch (reversible) với thuận lợi (thermodynamically favored).

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 19, 907, 909.