Süsteemis, olgu selleks keemia, bioloogia või füüsika, on spontaansed ja mittespontaansed protsessid.
Spontaanse protsessi määratlus
Spontaanne protsess on protsess, mis toimub iseseisvalt, ilma selleta energia sisend väljastpoolt. Näiteks pall veereb kalde alla; vesi voolab allamäge; jää sulama vette; radioisotoobid lagunevad; ja raud roostetab. Sekkumist pole vaja, kuna need protsessid on termodünaamiliselt soodsad. Teisisõnu, algne energia on suurem kui lõplik energia.
Pange tähele, et protsessi kiire toimimine ei mõjuta spontaanselt või mitte: Rooste ilmnemine võib võtta kaua aega, kuid raua kokkupuutel õhuga võib see areneda. Radioaktiivne isotoop võib laguneda koheselt või miljonite või isegi miljardite aastate pärast; veel see laguneb.
Spontaanne versus mittespontaanne
Spontaanse protsessi tagasikäik on mittespontaanne protsess: selle tekkimiseks tuleb lisada energiat. Näiteks rooste ei muundu üksi tagasi rauaks; tütre isotoop ei pöördu tagasi oma algsesse olekusse.
Gibbs vaba energia ja spontaansus
Muutumine Gibbs vaba energiat või protsessi Gobbs saab kasutada spontaansuse hindamiseks. Konstantsel temperatuuril ja rõhul on Gibbsi võrrand ΔG = ΔH - TΔS, milles ΔH on entalpia muutus, ΔS on entroopia muutus ja ΔG on vaba või saadaoleva energia kogus. Mis puudutab tulemusi:
- Kui ΔG on negatiivne, on protsess spontaanne;
- Kui ΔG on positiivne, siis protsess ei toimu spontaanselt (kuid oleks spontaanne vastupidises suunas);
- Kui ΔG on null, siis on protsess tasakaalus ja netomuutust aja jooksul ei toimu.