Mõiste "entroopia" viitab korralagedusele või kaosele süsteemis. Mida suurem on entroopia, seda suurem on häire. Entroopia eksisteerib füüsikas ja keemias, kuid võib öelda, et eksisteerib ka inimorganisatsioonides või olukordades. Üldiselt kalduvad süsteemid suurema entroopia poole; tegelikult vastavalt termodünaamika teine seadus, ei saa isoleeritud süsteemi entroopia kunagi spontaanselt väheneda. See näiteprobleem näitab, kuidas arvutada süsteemi ümbruse entroopia muutust pärast keemilist reaktsiooni konstantsel temperatuuril ja rõhul.
Mida tähendab entroopia muutus
Esiteks pange tähele, et te ei arvuta kunagi entroopiat S, vaid pigem entroopia muutust ΔS. See on süsteemi häire või juhuslikkuse mõõt. Kui ΔS on positiivne, tähendab see ümbruse suurenenud entroopiat. Reaktsioon oli eksotermiline või eksergooniline (eeldusel, et energiat võib eraldada lisaks kuumusele ka teistes vormides). Soojuse vabanemisel suurendab energia aatomite ja molekulide liikumist, põhjustades häireid.
Kui ΔS on negatiivne, tähendab see, et ümbruse entroopia oli vähenenud või et ümbrus sai korda. Entroopia negatiivne muutus tõmbab ümbritsevast soojust (endotermilist) või energiat (endergonic), mis vähendab juhuslikkust või kaost.
Oluline on meeles pidada, et ΔS väärtused on ümbrus! See on vaatepunkt. Kui muudate vedela vee veeauruks, suureneb vee entroopia, isegi kui see väheneb ümbruses. See on veelgi segasemaks, kui arvestada põlemisreaktsiooni. Ühelt poolt näib, et kütuse purustamine selle komponentideks suurendaks häireid, kuid reaktsioon hõlmab ka hapnikku, mis moodustab teisi molekule.
Entroopia näide
Järgmiseks arvutage ümbruse entroopia kaks reaktsiooni.
a.) C2H8(g) +5O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
AH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
AH = +44 kJ
Lahendus
Ümbruse entroopia muutus pärast keemilist reaktsiooni konstantsel rõhul ja temperatuuril saab väljendada valemiga
ΔSsurr = -AH / T
kus
ΔSsurr on ümbruse entroopia muutus
-ΔH on reaktsiooni kuumus
T = Absoluutne temperatuur aastal Kelvinis
Reaktsioon a
ΔSsurr = -AH / T
ΔSsurr = - (- - 2045 kJ) / (25 + 273)
** Ärge unustage teisendada ° C väärtuseks K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6,86 kJ / K või 6860 J / K
Pange tähele ümbritseva entroopia suurenemist, kuna reaktsioon oli eksotermiline. Eksotermilist reaktsiooni näitab positiivne ΔS väärtus. See tähendab, et ümbruskonda eraldus soojust või et keskkond sai energiat. See reaktsioon on näide a põlemisreaktsioon. Kui tunnete ära selle reaktsioonitüübi, peate alati ootama eksotermilist reaktsiooni ja positiivset muutust entroopias.
Reaktsioon b
ΔSsurr = -AH / T
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0,15 kJ / K või –150 J / K
See reaktsioon vajas jätkamiseks ümbruse energiat ja vähendas ümbruse entroopiat. Negatiivne ΔS väärtus näitab aset leidnud endotermilist reaktsiooni, mis neelas ümbritsevast soojust.
Vastus:
Reaktsioonide 1 ja 2 ümbruse entroopia muutus oli vastavalt 6860 J / K ja -150 J / K.