Aprēķiniet entropijas izmaiņas no reakcijas siltuma

Entropijas piemēra problēma

PM Images / Getty Images

Termins 'entropija' attiecas uz nekārtībām vai haosu sistēmā. Jo lielāka entropija, jo lielāka ir nekārtība. Entropija pastāv fizikā un ķīmijā, bet var teikt, ka tā pastāv arī cilvēku organizācijās vai situācijās. Kopumā sistēmām ir tendence uz lielāku entropiju; patiesībā, saskaņā ar otrais termodinamikas likums , izolētas sistēmas entropija nekad nevar spontāni samazināties. Šī problēmas piemērs parāda, kā aprēķināt sistēmas apkārtnes entropijas izmaiņas pēc ķīmiskas reakcijas nemainīgā temperatūrā un spiedienā.

Ko nozīmē izmaiņas entropijā

Pirmkārt, ievērojiet, ka jūs nekad neaprēķina entropiju S, bet drīzāk entropijas izmaiņas ΔS. Tas ir sistēmas traucējumu vai nejaušības mērs. Ja ΔS ir pozitīvs, tas nozīmē, ka apkārtējā entropija ir palielināta. Reakcija bija eksotermiska vai eksergoniska (pieņemot, ka enerģija var izdalīties ne tikai siltumā). Kad siltums tiek atbrīvots, enerģija palielina atomu un molekulu kustību, izraisot pastiprinātus traucējumus.

Ja ΔS ir negatīvs, tas nozīmē, ka apkārtnes entropija ir samazināta vai apkārtējā vide ir ieguvusi kārtību. Negatīvās entropijas izmaiņas no apkārtnes izņem siltumu (endotermisku) vai enerģiju (energonisku), kas samazina nejaušību vai haosu.

Svarīgs punkts, kas jāpatur prātā, ir tas, ka ΔS vērtības ir paredzētas apkārtni ! Tas ir skata punkta jautājums. Ja šķidru ūdeni pārvēršat ūdens tvaikos, ūdens entropija palielinās, kaut arī apkārtējai videi tā samazinās. Tas ir vēl mulsinošāk, ja ņemat vērā degšanas reakciju. No vienas puses, šķiet, ka degvielas sadalīšana tā sastāvdaļās palielinātu nekārtības, tomēr reakcija ietver arī skābekli, kas veido citas molekulas.

Entropijas piemērs

Aprēķiniet apkārtnes entropiju sekojošajam divas reakcijas .
a.) C_diviH₈(g) + 5 O_divi(g) → 3CO_divi(g) + 4H_diviO(g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H_diviO(l) → H_diviO(g)
ΔH = +44 kJ
Risinājums
Apkārtnes entropijas izmaiņas pēc ķīmiskās reakcijas pastāvīgā spiedienā un temperatūrā var izteikt ar formulu
S_baumas= -ΔH/T
kur
S_baumasir apkārtnes entropijas izmaiņas
-ΔH ir reakcijas siltums
T = Absolūtā temperatūra Kelvinā
Reakcija a
S_baumas= -ΔH/T
S_baumas= -(-2045 kJ)/(25 + 273)
**Atcerieties konvertēt °C uz K**
S_baumas= 2045 kJ/298 K
S_baumas= 6,86 kJ/K vai 6860 J/K
Ņemiet vērā apkārtējās entropijas pieaugumu, jo reakcija bija eksotermiska. Eksotermisku reakciju norāda pozitīva ΔS vērtība. Tas nozīmē, ka siltums tika izlaists apkārtnē vai ka vide ieguva enerģiju. Šī reakcija ir piemērs a degšanas reakcija . Ja atpazīstat šo reakcijas veidu, jums vienmēr vajadzētu sagaidīt eksotermisku reakciju un pozitīvas entropijas izmaiņas.
Reakcija b
S_baumas= -ΔH/T
S_baumas= -(+44 kJ)/298 K
S_baumas= -0,15 kJ/K vai -150 J/K
Šīs reakcijas norisei bija nepieciešama apkārtējās vides enerģija, un tā samazināja apkārtnes entropiju.Negatīvā ΔS vērtība norāda uz notikušu endotermisku reakciju, kas absorbēja siltumu no apkārtnes.
Atbilde:
1. un 2. reakcijas apkārtnes entropijas izmaiņas bija attiecīgi 6860 J/K un -150 J/K.