DEMO_HÓA_LÝ_1 (1).pdfre tru eu ẻ rt rteu

tyru tutr ytr ryt ytr

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌCBÀI TẬP LỚN
HÓA LÝ 1
ĐỀ TÀI: ENTROPY VÀ ỨNG DỤNG
Giảng viên hướng dẫn:
Lớp:
STT Thành viên nhóm MSSV Công việc
1 Nguyễn Cẩm Tú 2413850 Code và duyệt nội dung
2 Hoàng Anh Tú 2413842 Code và duyệt nội dung
3 Nguyễn Phương Thanh 2413114 Ứng dụng
4 Trương Đình An 2410048 Tính toán entropy
5 Nguyễn Tấn Dũng 2410606 Cơ sở lý thuyết
6 Nguyễn Trung Trọng 2413683 Liên hệ và mở rộng
TP. Hồ Chí Minh, tháng 09/2025

2. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Ý nghĩa vật lý của Entropy
1.2. Entropy và Định luật thứ hai nhiệt động lực học
CHƯƠNG 2: BIỂU THỨC TÍNH ENTROPY
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ENTROPY
CHƯƠNG 4: LIÊN HỆ MỞ RỘNG
4.1. Nguyên lý thứ hai
4.2. Thực tiễn
4.3. Mở rộng
4.3.1. Gibbs Entropy
4.3.2. Von Neumann Entropy
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 1/11

3. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ
Chí Minh đã cho chúng em có cơ hội tiếp cận với những kiến thức bổ ích, thú vị của môn học Hóa Lí 1.
Qua việc thực hiện bài báo cáo trên, chúng em không chỉ được hiểu sâu về bài học mà còn được trau dồi
kỹ năng làm việc nhóm. Chúng em rất biết ơn sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Trường Sơn, là giảng viên
hướng dẫn của chúng em. Thầy đã đưa ra những hướng dẫn chi tiết giúp chúng em giải đáp những thắc
mắc trong quá trình thực hiện bài báo cáo. Nhờ có thầy mà sản phẩm của nhóm trở nên hoàn thiện hơn.
Lời cuối, cả nhóm xin cảm ơn thầy Nguyễn Trường Sơn và Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc
gia Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trau dồi và phát triển bản thân
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 2/11

4. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
LỜI MỞ ĐẦU
Nhiệt động lực học là một trong những lĩnh vực nền tảng của vật lý, có vai trò cốt lõi trong việc nghiên
cứu các quy luật biến đổi năng lượng và mối quan hệ giữa các dạng năng lượng khác nhau. Lý thuyết
này cung cấp một khuôn khổ tổng quát để phân tích các hệ vật lý ở trạng thái cân bằng, từ động cơ
nhiệt trong kỹ thuật đến các hiện tượng tự nhiên như biến đổi khí hậu hay sự hình thành của các vì sao.
Nguyên lý I Nhiệt động lực học, hay còn gọi là Định luật thứ nhất, là viên gạch đầu tiên và quan trọng
nhất trong hệ thống lý thuyết này. Nó là sự tổng quát hóa của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng
lượng, áp dụng cho các quá trình trong đó có sự trao đổi công và nhiệt. Để hiểu rõ Nguyên lý I, điều cần
thiết là phải xác định và phân biệt các khái niệm cơ bản về hệ nhiệt động, công, nhiệt lượng và nội năng.
Một hệ nhiệt động là một tập hợp vật chất được xác định rõ ràng để nghiên cứu, trong khi môi trường
xung quanh là mọi thứ bên ngoài hệ. Sự tương tác giữa hệ và môi trường là trọng tâm của nhiệt động
lực học. Để hiểu rõ vấn đề trên nhóm em xin trình bày trong bài tập lớn này
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 3/11

5. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Entropy (ký hiệu S) là một đại lượng trạng thái quan trọng trong nhiệt động lực học, phản ánh mức độ
mất trật tự hay độ hỗn loạn của một hệ thống vật lý. Về mặt nhiệt động học cổ điển, entropy được định
nghĩa qua quan hệ Clausius: trong một quá trình thuận nghịch, độ thay đổi entropy là tỉ số giữa nhiệt
lượng nhận vào hệ và nhiệt độ tuyệt đối T.
dS
δQ
T
Entropy không phải là năng lượng, mà là một biến trạng thái liên quan chặt chẽ đến nguyên lý thứ hai
của nhiệt động lực học. Về mặt vĩ mô, entropy đo khả năng khuếch tán năng lượng trong hệ, hay mức
độ bất khả kháng của quá trình (càng hỗn loạn thì entropy càng cao). Trong cơ học thống kê, entropy
được định nghĩa bằng công thức Boltzmann:
S blnW
Trong đó:
•
nhất định. Nói cách khác,
vị trí mà vẫn cho ra cùng một trạng thái tổng thể.
• blà hằng số Boltzmann (k b≈.38
−23
J/K). Hệ thống có nhiều vi trạng thái khả dĩ thì entropy
lớn hơn, thể hiện tính “hỗn loạn” của hệ tăng.
Ngoài ra, entropy là một hàm trạng thái (hàm chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối), nghĩa làS
của hệ chỉ phụ thuộc vào hai trạng thái này và không phụ thuộc vào đường đi của quá trình.
1.1. Ý nghĩa vật lý của Entropy
Entropy biểu thị mức độ hỗn loạn hoặc sự phân tán năng lượng trong một hệ thống. Một hệ càng có
nhiều cách sắp xếp vi mô (nhiều trạng thái vi mô khác nhau) thì entropy càng cao. Điều này phản ánh
tính tự nhiên của các quá trình: hệ có xu hướng tự phát chuyển sang trạng thái có nhiều khả năng xảy
ra nhất, tức trạng thái có entropy cao hơn.
Ví dụ:
•
bình. Lý do là vì có nhiều cách sắp xếp vị trí phân tử trong toàn bộ bình hơn là chỉ trong một nửa.
Do đó, trạng thái phân tán đều có xác suất xảy ra cao hơn và có entropy lớn hơn.
•
và không tự nhiên tụ lại thành khối ban đầu.
•
ban đầu thấp, tăng lên khi phân tán đều).
Kết luận:
hỗn loạn (càng phân tán), entropy càng lớn. Đây là cơ sở để giải thích vì sao nhiều quá trình tự phát chỉ
diễn ra theo một chiều nhất định.
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 4/11

6. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
1.2. Entropy và Định luật thứ hai nhiệt động lực học
Entropy gắn liền với Định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Nguyên lý tổng quát phát biểu rằng
entropy của toàn bộ hệ và môi trường (hay của vũ trụ) chỉ có thể
quá trình tự phát.
Nói cách khác, đối với một hệ cô lập, ta luôn cóS, nghĩa là entropy không thể giảm.
Nếu một quá trình diễn ra, tổng entropy của hệ và môi trường xung quanh luôn tăng:
∆S
toàn phần
>.
Mọi quá trình thực đều đi theo chiều làm tăng entropy chung (tăng sự hỗn loạn). Đây cũng là một cách
phát biểu khác của nguyên lý Clausius–Kelvin–Planck về tính
Ví dụ:
nguồn nóng nhiệt độ hsang nguồn lạnh nhiệt độ c(Th> Tc). Độ biến thiên entropy của hệ là:
∆S
Q
Tc
−
Q
Th
>.
Như vậy, quá trình truyền nhiệt này làm tăng entropy chung. Trong trường hợp quá trình
nghịch (lý tưởng), tổng entropy của hệ và môi trường sẽ.
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 5/11

7. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
CHƯƠNG 2: BIỂU THỨC TÍNH ENTROPY
1. Biến thiên entropy (trạng thái bất kỳ):
∆S
Q
T
•S·K
hoặc cal/mol·K).
•: Nhiệt lượng truyền vào hoặc ra khỏi hệ thống trong quá trình (J hoặc cal).
•
2. Quá trình vô cùng nhỏ:
dS
δQ
T
•·K hoặc cal/mol·K).
•: Phần tử nhiệt lượng rất nhỏ được truyền vào hoặc ra khỏi hệ thống (J hoặc cal).
•
3. Quá trình khả nghịch với nhiệt dung không đổi:
∆S
Z
T2
T1
Cp
T
dTS
Z
T2
T1
Cv
T
dT
•S 1đến 2.
• p: Nhiệt dung mol ở áp suất không đổi (J/mol·K hoặc cal/mol·K).
• v: Nhiệt dung mol ở thể tích không đổi (J/mol·K hoặc cal/mol·K).
• 1, T2: Nhiệt độ tuyệt đối ban đầu và cuối cùng (K).
4. Chuyển pha thuận nghịch:
∆S
∆H
T
•S·K hoặc cal/mol·K).
•H
•
5. Khí lý tưởng:
∆S
`
V2
V1
´
=
`
P1
P2
´
•S·K hoặc cal/mol·K).
•: Số mol khí (mol).
•8.314·K hoặc.987·K).
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 6/11

8. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
• 1, V2: Thể tích ban đầu và cuối cùng (m
3
hoặc L).
• 1, P2: Áp suất ban đầu và cuối cùng (Pa hoặc atm).
6. Biến thiên entropy tổng quát:
∆Sph=
X
Ssp−
X
Scp
•S ph: Biến thiên entropy tổng cộng (J/mol·K hoặc cal/mol·K).
•
P
Ssp: Tổng entropy của các sản phẩm.
•
P
Scp: Tổng entropy của các chất phản ứng.
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 7/11

9. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ENTROPY
Entropy, hay độ hỗn loạn của một hệ thống, có thể được xem như một thước đo phản ánh mức độ
phân tán năng lượng và lãng phí trong quá trình vận hành. Việc khai thác và nghiên cứu về entropy đóng
vai trò quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống giảm thiểu lãng phí, tối ưu hóa hiệu suất. Thông qua
các hoạt động giảm thiểu sự phát sinh entropy trong nhiều hệ thống khác nhau như kinh tế, kỹ thuật,
sinh thái và công nghiệp đã góp phần xây dựng một hệ thống cân bằng và bền vững hơn.
•
giữa các loài, cũng như khả năng tiếp cận tài nguyên, từ đó cung cấp thông tin chi tiết về quản lý
tài nguyên bền vững. Trong môi trường đô thị, quá trình chuyển hóa năng lượng và vật liệu hình
thành “cảnh quan entropy”, gây ra các cuộc khủng hoảng môi trường và suy thoái hệ sinh thái. Hiểu
được sự cân bằng entropy và tác động của nó ở cấp độ vi mô và vĩ mô là điều cần thiết để phát
triển các hoạt động bền vững. Trong các công ty năng lượng, nguyên lý entropy được ứng dụng để
xây dựng hệ thống sản xuất và phân phối hiệu suất cao, giảm thiểu thất thoát.
•
chuỗi thời gian, từ đó ứng dụng hiệu quả trong phân tích rủi ro và định giá tài sản. Chẳng hạn,
Ormos & Zibriczky (2014) đã sử dụng độ đo rủi ro dựa trên entropy trong bài toán định giá cổ
phiếu và kết luận rằng entropy giải thích tỷ suất sinh lời tốt hơn hệ số beta truyền thống. Kết quả
này được củng cố bởi Deeva (2017) với dữ liệu chứng khoán châu Âu, cho thấy tầm quan trọng của
entropy trong nhận diện rủi ro và cải thiện mô hình định giá.
•entropy generation
thuận nghịch của quá trình nhiệt. Từ đó giúp phân tích và thiết kế tối ưu hệ thống nhiệt để cải
thiện hiệu suất và giảm chi phí. Ví dụ, Abbassi đã áp dụng khái niệm entropy sinh ra để phân tích
bồn tản nhiệt vi kênh được gia nhiệt đều, góp phần vào sự vận hành hiệu quả và ổn định của tàu
vũ trụ.
•
thước đo mức độ ngẫu nhiên và khó dự đoán của thông tin, entropy được dùng để đánh giá độ
mạnh của khóa mã hóa, tăng cường an toàn dữ liệu và giảm nguy cơ bị xâm nhập.
•
não đồ để đo mức độ hỗn loạn của sóng não. Khi bệnh nhân tỉnh táo, hoạt động điện não phức tạp
với nhiều dao động ngẫu nhiên
biến thiên
mức độ giảm đau của bệnh nhân.
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 8/11

10. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
CHƯƠNG 4: LIÊN HỆ MỞ RỘNG
4.1. Nguyên lý thứ hai
Phát biểu:
không đổi.
Ta có thể hiểu rằng, nhiệt luôn truyền năng lượng một cách tự nhiên từ vật có nhiệt độ cao hơn sang
vật có nhiệt độ thấp hơn, nhưng không bao giờ truyền theo chiều ngược lại. Điều này là do entropy tăng
lên để truyền năng lượng từ nóng sang lạnh. VìS
∆S
Q
T
,
nên ở nhiệt độ thấp (T
giảm entropy của vật nóng nhỏ hơn sự tăng entropy của vật lạnh, tạo ra sự gia tăng entropy cho toàn hệ.
4.2. Thực tiễn
•G. Các quá trình liên
quan đến sự gia tăng entropy của hệ (∆S >) thường là tự phát, tuy nhiên cũng tồn tại nhiều ví
dụ ngược lại.
•
trạng thái entropy thấp.
•
nhấn mạnh sự cần thiết phải đưa các vấn đề sinh thái vào trong lý thuyết tăng trưởng kinh tế.
4.3. Mở rộng
4.3.1. Gibbs Entropy
Đối với hệ có số lượng trạng thái vi mô đếm được, tổng entropy có thể được xác định bằng tổng có trọng
số trên entropy của tất cả các trạng thái vi mô, được viết dưới dạng:
Sk B
X
i
piln i,
Trong đó:
• ilà xác suất của trạng thái vi mô thứ.
Đây là định nghĩa của, trong khi
vi mô riêng lẻ.
4.3.2. Von Neumann Entropy
Khái niệm Gibbs Entropy cho một tập hợp đếm được các trạng thái rời rạc và xác suất tương ứng có thể
được mở rộng sang không gian pha liên tục với mật độ xác suất.
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 9/11

11. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
Điều này đã dẫn đến khái niệm, được biểu diễn dưới dạng:
Sk BTr(ρ),
Trong đó:
•
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 10/11

12. Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu
[1]
McGraw-Hill Education
[2]
Trường hợp thị trường chứng khoán Việt Nam
[3]
[4]
[5]
of Thermodynamics”
[6]
[7]
[8]
Báo cáo bài tập lớn Hóa Lý
Niên khoá 2025 - 2026
Trang 11/11