Termins "entropija" attiecas uz traucējumiem vai haosu sistēmā. Jo lielāka entropija, jo lielāki traucējumi. Entropija pastāv fizikā un ķīmijā, bet var arī teikt, ka pastāv cilvēku organizācijās vai situācijās. Parasti sistēmām ir tendence uz lielāku entropiju; faktiski saskaņā ar otrais termodinamikas likums, izolētas sistēmas entropija nekad nevar spontāni samazināties. Šis problēmas piemērs parāda, kā aprēķināt sistēmas apkārtnes entropijas izmaiņas pēc ķīmiskas reakcijas nemainīgā temperatūrā un spiedienā.
Kādas izmaiņas entropijā nozīmē
Pirmkārt, ievērojiet, ka nekad neaprēķina entropiju, S, bet drīzāk izmaina entropiju, ΔS. Tas ir sistēmas traucējumu vai nejaušības mērs. Kad ΔS ir pozitīvs, tas nozīmē, ka apkārtnē ir palielināta entropija. Reakcija bija eksotermiska vai eksergoniska (pieņemot, ka enerģija var izdalīties arī siltumenerģijas veidā). Kad siltums tiek atbrīvots, enerģija palielina atomu un molekulu kustību, izraisot pastiprinātu traucējumus.
Ja ΔS ir negatīvs, tas nozīmē, ka apkārtnes entropija ir samazināta vai arī apkārtne ir sakārtota. Negatīvas izmaiņas entropijā piesaista siltumu (endotermisku) vai enerģiju (endergonisku) no apkārtnes, kas samazina nejaušības vai haosu.
Svarīgs punkts, kas jāpatur prātā, ir tas, ka ΔS vērtības ir paredzētas apkārtne! Tas ir viedokļa jautājums. Ja maināt šķidru ūdeni ūdens tvaikos, ūdens entropija palielinās, kaut arī apkārtnē tā samazinās. Tas ir vēl mulsinošāks, ja ņem vērā degšanas reakciju. No vienas puses, šķiet, ka degvielas sadalīšana tā komponentos palielinātu traucējumus, tomēr reakcija ietver arī skābekli, kas veido citas molekulas.
Entropijas piemērs
Tālāk aprēķini apkārtnes entropiju divas reakcijas.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Risinājums
Apkārtnes entropijas izmaiņas pēc ķīmiskas reakcijas pie pastāvīga spiediena un temperatūras var izteikt ar formulu
ΔSsir = -ΔH / T
kur
ΔSsir ir apkārtnes entropijas izmaiņas
-ΔH ir reakcijas siltums
T = Absolūtā temperatūra Kelvinā
Reakcija a
ΔSsir = -ΔH / T
ΔSsir = - (- - 2045 kJ) / (25 + 273)
** Atcerieties konvertēt ° C uz K **
ΔSsir = 2045 kJ / 298 K
ΔSsir = 6,86 kJ / K vai 6860 J / K
Ņemiet vērā apkārtējās entropijas palielināšanos, jo reakcija bija eksotermiska. Eksotermisku reakciju norāda ar pozitīvu ΔS vērtību. Tas nozīmē, ka apkārtnē tika izvadīts siltums vai arī vide ieguva enerģiju. Šī reakcija ir piemērs degšanas reakcija. Ja jūs atpazīstat šo reakcijas veidu, jums vienmēr vajadzētu gaidīt eksotermisku reakciju un pozitīvas izmaiņas entropijā.
Reakcija b
ΔSsir = -ΔH / T
ΔSsir = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsir = -0,15 kJ / K vai -150 J / K
Šai reakcijai bija nepieciešama enerģija no apkārtnes, lai turpinātu, un tā samazināja apkārtnes entropiju. Negatīva ΔS vērtība norāda uz notikušo endotermisko reakciju, kas absorbēja siltumu no apkārtnes.
Atbilde:
1. un 2. reakcijas apkārtnes entropijas izmaiņas bija attiecīgi 6860 J / K un -150 J / K.