Entropian muutoksen laskeminen reaktion lämmöstä

click fraud protection

Termi "entropia" viittaa häiriöihin tai kaaokseen järjestelmässä. Mitä suurempi entropia, sitä suurempi häiriö. Haje esiintyy fysiikassa ja kemiassa, mutta voidaan sanoa olevan olemassa myös ihmisjärjestöissä tai tilanteissa. Yleensä järjestelmillä on taipumus kohti suurempaa entropiaa; itse asiassa termodynamiikan toinen laki, eristetyn järjestelmän entropia ei voi koskaan vähentyä spontaanisti. Tämä esimerkki-ongelma osoittaa, kuinka laskea järjestelmän ympäristön entropian muutos kemiallisen reaktion seurauksena vakiona lämpötilassa ja paineessa.

Mitä entropian muutos tarkoittaa?

Ensinnäkin, huomaa, että et koskaan laske entropiaa, S, vaan entropian muutosta, ΔS. Tämä on häiriö tai sattumanvaraisuus järjestelmässä. Kun ΔS on positiivinen, se tarkoittaa ympäristön lisääntynyttä entropiaa. Reaktio oli eksoterminen tai eksergoninen (olettaen, että energiaa voi vapautua lämmön lisäksi muodoissa). Kun lämpöä vapautetaan, energia lisää atomien ja molekyylien liikettä, mikä lisää häiriöitä.

instagram viewer

Kun ΔS on negatiivinen, se tarkoittaa, että ympäristön entropia väheni tai että ympäristö sai järjestyksen. Entropian negatiivinen muutos vie lämpöä (endoterminen) tai energiaa (endergonic) ympäristöstä, mikä vähentää sattumanvaraisuutta tai kaaosta.

Tärkeä huomioitava seikka on, että ΔS-arvot ovat ympäristö! Se on näkökulmasta kysymys. Jos muutat nestemäisen veden vesihöyryksi, veden entropia kasvaa, vaikka se vähenee ympäristön kannalta. Se on vielä hämmentävämpää, jos ajatellaan palamisreaktiota. Yhtäältä näyttää siltä, ​​että polttoaineen hajottaminen sen komponentteihin lisäisi häiriöitä, mutta reaktio sisältää myös happea, joka muodostaa muita molekyylejä.

Entropiaesimerkki

Laske ympäristön entropia seuraavalle kaksi reaktiota.
a.) C2H8(g) + 5O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
AH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
AH = +44 kJ
Ratkaisu
Ympäristön entropian muutos kemiallisen reaktion jälkeen vakiopaineessa ja lämpötilassa voidaan ilmaista kaavalla
ASSURR = -AH / T
missä
ASSURR on muutos ympäristön entropiassa
-AH on reaktion lämpö
T = Absoluuttinen lämpötila Kelvinissä
Reaktio a
ASSURR = -AH / T
ASSURR = - (- - 2045 kJ) / (25 + 273)
** Muista muuntaa ° C K **
ASSURR = 2045 kJ / 298 K
ASSURR = 6,86 kJ / K tai 6860 J / K
Huomaa ympäröivän entropian lisääntyminen reaktion ollessa eksoterminen. Eksoterminen reaktio osoitetaan positiivisella AS-arvolla. Tämä tarkoittaa lämmön vapautumista ympäristöön tai sitä, että ympäristö sai energiaa. Tämä reaktio on esimerkki: palamisreaktio. Jos tunnistat tämän reaktiotyypin, sinun on aina odotettava eksoterminen reaktio ja positiivinen muutos entropiassa.
Reaktio b
ASSURR = -AH / T
ASSURR = - (+ 44 kJ) / 298 K
ASSURR = -0,15 kJ / K tai -150 J / K
Tämä reaktio tarvitsi energiaa ympäristöstä etenemiseen ja vähensi ympäristön entropiaa. Negatiivinen ΔS-arvo osoittaa tapahtuneen endotermisen reaktion, joka absorboi lämpöä ympäristöstä.
Vastaus:
Reaktion 1 ja 2 ympäristön entropian muutos oli vastaavasti 6860 J / K ja -150 J / K.

instagram story viewer