Terminas „entropija“ reiškia sutrikimą ar chaosą sistemoje. Kuo didesnė entropija, tuo didesnis sutrikimas. Entropija egzistuoja fizikoje ir chemijoje, bet taip pat galima sakyti, kad egzistuoja žmonių organizacijose ar situacijose. Apskritai, sistemos linkusios į didesnę entropiją; iš tikrųjų, remiantis antrasis termodinamikos dėsnis, izoliuotos sistemos entropija niekada negali savaime sumažėti. Šis pavyzdys rodo, kaip apskaičiuoti sistemos aplinkos entropijos pokyčius po cheminės reakcijos esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui.
Ką reiškia entropijos pokytis
Pirmiausia atkreipkite dėmesį, kad niekada neskaičiuojate entropijos, S, o verčiau pakeiskite entropiją, ΔS. Tai yra sutrikimo ar atsitiktinumo sistemoje matas. Kai ΔS teigiamas, tai reiškia, kad aplinka padidina entropiją. Reakcija buvo egzoterminė arba eksergoninė (darant prielaidą, kad energija gali išsiskirti ne tik šiluma). Kai šiluma išsiskiria, energija padidina atomų ir molekulių judėjimą, todėl padidėja sutrikimas.
Kai ΔS neigiamas, tai reiškia, kad aplinkos entropija buvo sumažinta arba aplinka įgavo tvarką. Neigiami entropijos pokyčiai iš aplinkos traukia šilumą (endoterminę) arba energiją (endergoninę), todėl sumažėja atsitiktinumas ar chaosas.
Svarbu atsiminti, kad ΔS vertės yra skirtos aplinka! Tai požiūrio klausimas. Jei skystą vandenį pakeisite vandens garais, vandens entropija padidės, net jei jis sumažės apylinkėse. Tai dar labiau painu, jei atsižvelgsite į degimo reakciją. Viena vertus, atrodo, kad kuro suskaidymas į jo komponentus padidins sutrikimą, tačiau reakcija taip pat apima deguonį, kuris suformuoja kitas molekules.
Entropijos pavyzdys
Apskaičiuokite apylinkių entropiją dvi reakcijos.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Sprendimas
Aplinkos entropijos pokytis po cheminės reakcijos esant pastoviam slėgiui ir temperatūrai, gali būti išreikšta formule
ΔSsurr = -AH / T
kur
ΔSsurr yra aplinkos entropijos pokytis
-ΔH yra reakcijos šiluma
T = Absoliuti temperatūra Kelvene
Reakcija a
ΔSsurr = -AH / T
ΔSsurr = - (- - 2045 kJ) / (25 + 273)
** Nepamirškite konvertuoti ° C į K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6,86 kJ / K arba 6860 J / K
Atkreipkite dėmesį į aplinkinės entropijos padidėjimą, nes reakcija buvo egzoterminė. Egzoterminę reakciją rodo teigiama ΔS vertė. Tai reiškia, kad į aplinką buvo paleista šiluma arba kad aplinka įgavo energijos. Ši reakcija yra pavyzdys degimo reakcija. Jei atpažinsite šį reakcijos tipą, visada turėtumėte tikėtis egzoterminės reakcijos ir teigiamų entropijos pokyčių.
Reakcija b
ΔSsurr = -AH / T
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0,15 kJ / K arba –150 J / K
Šiai reakcijai prireikė energijos iš aplinkos, kad sumažėtų apylinkių entropija. Neigiama ΔS reikšmė rodo įvykusią endoterminę reakciją, kuri sugeria šilumą iš aplinkos.
Atsakymas:
1 ir 2 reakcijų aplinkos entropijos pokytis buvo atitinkamai 6860 J / K ir -150 J / K.